超大軟基加固處理工程中強夯法的應用探討

李 明

江西省地質(zhì)工程(集團)公司/贛中南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查研究院，江西 南昌 330029

1 前言

我國的建筑工程在軟土地區(qū)的占比相對較大，實施工程的基礎就是加固處理軟質(zhì)地基，如果沒有處理到位，會導致建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生大幅度不均勻沉降、傾斜、裂縫，嚴重的甚至會導致結(jié)構(gòu)垮塌的重大安全事故，威脅到國家和人民的生命財產(chǎn)安全，因此軟基處理意義重大。

2 概況

2.1 工程概況

南方某鋼鐵公司300 萬噸薄板廠房工程，其建設場地位于該公司三期技改工程廠區(qū)內(nèi)3 號地塊煉鋼區(qū)和熱（冷）軋區(qū)，該工業(yè)廠房，設計采用排架結(jié)構(gòu)，獨立基礎，設計建筑高度為8～12m，場地面積達21 萬m2，場區(qū)地基地質(zhì)條件大部為第四系軟質(zhì)地基。設計采用強夯法對地基進行加固處理。

工程施工合同總工期55 天，其中關(guān)鍵工序上的強夯工程應在45 天內(nèi)完成，項目任務重，工期短，質(zhì)量標準高，具有相當?shù)碾y度。

2.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)場地巖土工程勘察報告資料顯示，擬建設場地位原始地貌單元為剝蝕殘丘和袁河沖積階地及山前沖溝，現(xiàn)經(jīng)高挖低填已基本按設計標高整平，地勢相對比較平坦。其中場地內(nèi)包含的埋藏地城有：礫巖、人工填土層、下伏基巖第三系泥質(zhì)粉砂巖、第四系沖基層、第四系新近沖積層、第四系坡殘積層。

2.3 水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)的地下水類型分為潛水和上層滯水兩個類型。其中潛水主要在第四系沖基層中賦存，而上層滯水主要在人工填土①中賦存。熱（冷）軋區(qū)穩(wěn)定水位埋深為0.40～11.50m，煉鋼區(qū)的穩(wěn)定水位埋深是3.40～13.40m。

3 強夯法施工設計

3.1 強夯工程技術(shù)目標

根據(jù)合同要求和設計單位《地基處理方案》的要求，本項目強夯的工程技術(shù)目標要求如下：

（1）強夯后地基承載力特征值fak 必須達到150kPa。

（2）強夯的有效影響深度在4～15m，設計建議填土厚度不大于8m 時有效加固深度采用8m，與此同時需要依據(jù)試夯的結(jié)果進行確定。

3.2 強夯、施工參數(shù)

3.2.1 強夯參數(shù)

（1）單擊夯擊能：①填土厚度＞10m 區(qū)：按施工合同的分區(qū)設定，對于填土厚度＞10m 的部位，點擊夯擊能宜進一步提高至3500～3600kN·m。②填土厚度＜10m 區(qū)：現(xiàn)場的素填土中，局部塊石粒的特點就是直徑較大，因此需要把此區(qū)域內(nèi)的單擊夯擊能相對提高，可以應用設計建議點擊能級3000kN.m，取保守的修正系數(shù)，按其理論有效加固深度6～8m 控制。在有效加固層之下，存在一層具有一定厚度的強夯有效影響層，因土質(zhì)和強夯工藝不同，其厚度也不同，因此強夯有效影響深度也不同，該加固影響不計入理論值，作為安全儲備。

（2）滿夯能級。所有滿夯夯擊能控制在2000kN·m。

3.2.2 點夯收錘標準

單擊夯沉量反映夯錘底下一定深度范圍內(nèi)土被壓密的程度，以最后二擊平均夯沉量沉降幅度指標為停錘依據(jù)，即達到最大有效加固深度須滿足停錘條件。本工程夯點夯停錘標準滿足以下條件之一，即可停錘：

（1）以打夠設計擊數(shù)為主，結(jié)合拔錘困難程度和夯坑周圍隆起情況（＞30 cm）及時收錘。

（2）滿足最后二擊平均夯沉量≤10 cm。

（3）打夠一定的夯坑深度，如2.0m。

（4）在填土層厚度大于10m 區(qū)域，若不發(fā)生拔錘困難，單點夯擊數(shù)應取上述單點擊數(shù)設定值之大值。

3.2.3 間歇時間

根據(jù)試驗對擊實土質(zhì)的強度和最佳含水率值的恢復時間綜合進行確定。也可結(jié)合以往工程經(jīng)驗，按照天氣狀況，按以下情況確定各擊數(shù)之間間歇時間進行參考控制［1］：

（1）晴天：工程各遍夯之間的間歇時間按3 天考慮；

（2）雨天：應及時除出場地或夯坑內(nèi)的積水，并晾曬1～2天后方可繼續(xù)下遍夯擊施工。注意每遍施工結(jié)束后，應及時用挖機等機械整平場地，以免夯坑被雨水浸泡。

3.2.4 強夯施工參數(shù)確定

（1）夯擊能參數(shù)確定。綜上所述，根據(jù)強夯區(qū)域以10m 填土厚度值為夯擊參數(shù)分區(qū)，并結(jié)合加固目標設計值、地質(zhì)條件和施工經(jīng)驗等因素，綜合確定本工程強夯參數(shù)，如表1 所示。

表1 強夯施工參數(shù)表

（2）夯錘及錘落距參數(shù)確定。本工程試夯采用自行設計的鑄鋼夯錘，錘形為下底面略小的倒圓臺型，錘底面積5m2，錘底直徑Φ2.52m。該種錘形的優(yōu)點為：易起錘，落點重迭性好，落點準確，不宜偏斜，且夯擊后，坑壁不易塌土。

4 強夯法應用方法

4.1 強夯工藝流程［2］

場地清理及平整→強夯分區(qū)測量定位→起夯面標高測量、并作調(diào)整→點夯夯位放樣（一遍）→點夯施工（一遍）→推填夯坑并平整場地→再次點夯夯位放樣→再次點夯施工→推填夯坑并平整場地→滿夯工作面標高調(diào)整→滿夯施工→最終場地平整→地基加固效果檢測→辦理交工驗收。

4.2 關(guān)鍵工序

4.2.1 強夯點夯工序

（1）夯位放樣，用白灰或有色塑料袋等其他標志物標出明確的夯點位置。

（2）夯機就位穩(wěn)車后，將臂桿的角度調(diào)整到65°左右。

（3）將水準儀設立在距離夯點30m 以外的地方。

（4）落距標定后，將脫鉤器提升同時敵對脫鉤器的鋼絲繩長度進行鎖定。

（5）將夯擊點的地面高程進行測量和記錄。夯錘就位后，對夯前錘頂高程進行測量。（6）將夯錘提升后，脫鉤器打開，夯錘自由落下。（7）用推土機或挖機就地推填夯坑并將場地平整。（8）間隔時間設定后，按照以上操作逐次完成。

4.2.2 滿夯工序的施工方法

（1）將各排的夯點基準線放出，其必須嚴格依據(jù)錘印的搭接要求。

（2）將夯機就位后，對落距進行鎖定。

（3）每排的第一個夯點均為基準，按照要求將各個夯點錘印互相搭接，夯到規(guī)定的擊術(shù)，同時逐點推進，直到完成全部夯點。

（4）應用隔排推進或逐排推進的方法，完成滿夯。

5 控制強夯質(zhì)量的措施

（1）每個夯點需要完成規(guī)定的擊數(shù)。最后兩擊平均夯沉量≤設計控制值的夯坑即認為合格，夯機可移至下一點夯擊。

（2）每個夯點完成規(guī)定的擊數(shù)后，如果最后兩擊的平均夯沉量仍比設計的控制值大，則需要增加擊數(shù)，直到滿足實際要求。

（3）每點打夠或未打夠規(guī)定擊數(shù)，如夯坑太深不好拔錘或?qū)⒁怀上鹌ね習r，則應往夯坑填滿石料，再繼續(xù)夯擊至最后兩擊平均夯沉量滿足要求為止。

6 強夯效果檢測驗證

在滿夯完成二周后，需要依據(jù)設計要求、國家規(guī)范，同時需要委托檢測單位（有相應的資質(zhì)）檢測此次強夯地基處理的效果。檢測手段宜以原位測試為主，如平板靜載荷試驗、標貫試驗或動力觸探試驗。

7 結(jié)束語

綜上所述，強夯法也存在加固地基深度有限的局限性，一般情況下加固地基深度控制在6～8m 深度范圍技術(shù)經(jīng)濟效益最佳，超過10m 深度軟基加固的沖擊能必須成倍加大，造成施工成本大幅增加，且地基底部加固效果不明顯。另一缺點是該法施工噪聲、振動偏大，因此城市地帶工程及超10m 深度地基加固應慎用該法，建議采用其他地基加固處理法。