提高強夯地基合格率方法研究

楊修歌，劉延賓，陳德利，劉子齊

（中國建筑第五工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

建筑物地基穩(wěn)定性直接影響建筑物正常使用，是人民生命財產(chǎn)安全的重要保證。為確保地基穩(wěn)定，在基礎(chǔ)處理過程中，常采用置換法、強夯法、排水固結(jié)法、注漿法、CFG樁等方法進行處理。強夯法以造價低廉、施工速度快、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)勢被廣泛采用。但在實際地基處理施工過程中，受周圍環(huán)境影響，施工區(qū)域強夯質(zhì)量合格率普遍較低。

因此，本文通過頭腦風暴法對影響滿夯后場地不平整、有效加固深度不足的原因進行分析，對影響強夯地基施工驗收一次合格率的2個主要問題進行分析，以尋求應(yīng)對措施，并將其應(yīng)用于工程實踐，以期為類似工程提供參考。

1 強夯法工作機理

不同施工區(qū)域內(nèi)由于復(fù)雜的地層條件，如素填土、雜填土、砂土、低飽和黏性土、濕陷性黃土、碎石土等，這些土質(zhì)一般雜質(zhì)較多、含水量較高、地基承載力不足，需要對其進行地基處理。強夯法是1969年由法國工程師Menard首次使用的一種加固地基方法，即將重錘提升到一定高度，使重錘向下拋出，機械能轉(zhuǎn)化為沖擊能作用在軟土地基上。下落產(chǎn)生的重力加速度及附加上重錘的重力，將產(chǎn)生很大的動能，作用于地基上，瞬間沖擊到地層，產(chǎn)生的沖擊能使地基強度、承載能力會有很大的提高，為后期工程奠定堅實基礎(chǔ)。

2 工程概況

洛陽市某校區(qū)建設(shè)項目，擬建場地范圍內(nèi)存在大面積挖方，地形起伏較大，陡坎分布較多，植被類型為耕地、草地和荒地等，現(xiàn)場沖溝發(fā)育，分布有墓坑及拆遷建筑?？偨ㄖ娣e27萬m2，16棟單體、7棟宿舍、3棟教學樓設(shè)計為強夯地基，強夯面積約3.43萬m2，工期1個月，共3種能級強夯施工，分別為12 000kN·m 能級強夯，8 000kN·m 能級強夯，3 000kN·m 能級強夯，共3個地塊，7個區(qū)域共計強夯面積約7萬m2。

施工過程中，已施工區(qū)域強夯質(zhì)量驗收未通過；進度要求嚴，同時強夯地基施工周期較長，如果無法一次通過驗收，將嚴重影響進度。因此提高強夯地基施工質(zhì)量一次合格率刻不容緩，成為項目部開工初期的重要工作。

3 影響強夯質(zhì)量的因素分析

地基滿夯后，地基承載力、彈性模量和加固深度不足將直接影響主體結(jié)構(gòu)的施工進度。影響強夯后地基土質(zhì)量的因素很多，本項目采取頭腦風暴法進行研究，從“人、機、料、法、環(huán)”等方面進行討論。頭腦風暴法是1938年由美國的阿歷克斯奧斯本首次提出的一種激發(fā)創(chuàng)造性思維的方法，通過討論組形式，讓每人提出的各種想法進行碰撞，繼而產(chǎn)生創(chuàng)造性思維。小組成員提出個人想法，從場地不平整和有效加固深度不足2個方面進行分析討論。

3.1 末端因素分析

基于頭腦風暴法的討論，從場地不平整和有效加固深度不足2個切入點進行分析，歸納為端因素的影響，如圖1所示。

圖1 末端因素分析關(guān)聯(lián)圖

1）落距的影響 落距為夯錘提起高度到打夯設(shè)備所在地面的距離，其對有效加固深度有直接影響。強夯的施工效果由適當?shù)穆渚鄾Q定，落距過小，承載力不足；落距過大會產(chǎn)生過大的沖擊能，不但不會增強地基承載力，反而會降低低飽和黏土強度。

2）夯擊點的影響 確定夯擊點的布置方案應(yīng)綜合考慮建筑物基礎(chǔ)類型、建筑物平面位置、地層情況等因素?？紤]到建筑物基礎(chǔ)底面形式，夯擊點可采用正方形、等腰三角形（梅花點布置）布置。擬建建筑物為學校公共建筑，隔墻相對較多，為保證夯擊土層更均勻，夯點可采用沿墻體基礎(chǔ)線布置，同時要保證橫向承重墻、縱橫墻交接處的地基下有夯擊點，可采用等腰三角形布置夯擊點。

3）錘印搭接長度的影響 有效加固深度不足與搭接錘印有直接關(guān)系。搭接過長，大量夯擊能被表層硬殼層吸收，淺層土體加固越密實，而深層土體加固越弱。這表明錘印搭接無需過多，減少錘印搭接長度使夯實區(qū)域夯點數(shù)會降低，在一定情況下可有效滿足加固深度，由此施工中可減少人力物力過多投入。

4）夯擊次數(shù)影響 夯擊次數(shù)可由現(xiàn)場試夯和夯沉量關(guān)系曲線確定，并要滿足：①夯擊范圍外未發(fā)現(xiàn)過大隆起；②夯擊后不影響提錘；③最后兩擊的平均夯沉量≤50mm。眾多工程實際應(yīng)用表明，夯擊次數(shù)不宜過多，需要盡量減少夯擊次數(shù)。

5）外部環(huán)境影響 根據(jù)施工區(qū)域?qū)嶋H，地表水的存在、人員素質(zhì)低、機械設(shè)備的不穩(wěn)定性等均會對強夯地基質(zhì)量造成一定影響。

3.2 要因確認

針對末端因素分析關(guān)聯(lián)圖分類、整理、分析后進行要因確認，如表1所示。

表1 要因確認

3.3 現(xiàn)狀調(diào)查

2019年1月1日至2019年1月5日，對該項目正在強夯的地區(qū)質(zhì)量進行調(diào)查，收集2個區(qū)域數(shù)據(jù)，共180個點，合格點數(shù)144點，合格率80%，通過進一步統(tǒng)計分析，得出影響強夯施工質(zhì)量驗收一次合格率情況檢查統(tǒng)計結(jié)果，如表2所示。

表2 影響強夯地基驗收一次合格率情況檢查統(tǒng)計

3.4 處理措施

1）落距不符合要求 現(xiàn)場調(diào)查不同能級的高度是否符合設(shè)計要求，對夯距進行確認。調(diào)查發(fā)現(xiàn)落距均滿足設(shè)計要求，非重要原因。

2）夯擊點布置 現(xiàn)場復(fù)核標高控制網(wǎng)和軸線，是否在誤差范圍內(nèi)，查看夯擊點點位布置，是否符合設(shè)計要求。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，現(xiàn)場點位位置符合設(shè)計要求位置，誤差在允許范圍內(nèi)。

3）夯擊次數(shù) 通過查看現(xiàn)場夯擊次數(shù)記錄表，根據(jù)設(shè)計要求，保證夯擊次數(shù)。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)夯擊點數(shù)嚴重不足，為影響夯擊質(zhì)量的重要因素?，F(xiàn)場增派監(jiān)督人員，保證夯擊次數(shù)的同時，檢查設(shè)備的正常運行。

4）錘印搭接長度 根據(jù)設(shè)計要求，錘印搭接1/4錘徑，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)錘印符合設(shè)計長度要求，為非重要原因。

5）外部環(huán)境影響 對地表水設(shè)置排水溝；應(yīng)加強人員素質(zhì)培訓(xùn)，考取相應(yīng)資格證書；對機械設(shè)備的不穩(wěn)定性應(yīng)查驗設(shè)備合格證，使其安全正常運行。

因此可看出，夯擊次數(shù)、人員管理缺失、操作人員操作不到位是造成強夯地基驗收合格率的重要原因，應(yīng)加強施工區(qū)域操作人員的培訓(xùn)和保障規(guī)章制度的落實。

3.5 改進后夯擊質(zhì)量合格率

通過頭腦風暴法對影響夯擊質(zhì)量最核心的2個檢查項目對比檢查，如表3所示。滿夯后場地平整度偏差超過±100mm的合格率由50.0%增至86.7%；有效加固深度不足的合格率由73.3%增至93.3%。改進后強夯地基質(zhì)量有明顯提升，地基合格率的提升為施工順利進行奠定了基礎(chǔ)。

表3 改進后強夯地基驗收一次合格率

4 結(jié)語

1）影響擬建建筑強夯地基質(zhì)量的因素較多，運用頭腦風暴法構(gòu)建強夯地基合格率的末端因素關(guān)聯(lián)圖，分析原因找到相對應(yīng)的措施，地基驗收合格率由77.5%增至91.7%。

2）強夯法由于其獨特優(yōu)勢得到廣泛采用，但較多復(fù)雜因素影響其夯實質(zhì)量，頭腦風暴法匯集眾人想法，將各種影響考慮到位，解決實際問題，此方法具有普遍性。