強(qiáng)夯法在建筑工程地基處理中的應(yīng)用

田 剛

山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司（030009）

強(qiáng)夯法因具有工藝簡(jiǎn)單、易于作業(yè)、較強(qiáng)的實(shí)用性等特點(diǎn)，在建筑工程施工中被廣泛應(yīng)用。在強(qiáng)夯法作業(yè)下，基礎(chǔ)地基的強(qiáng)度可達(dá)到成倍提升的效果。因而對(duì)建筑工程地基處理中應(yīng)用的強(qiáng)夯法進(jìn)行研究，具有極大的應(yīng)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

1 強(qiáng)夯法概述

強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力壓實(shí)法，即利用起重機(jī)將重量為8～40 t 重的夯錘，起吊至高空，并反復(fù)實(shí)施自由落體動(dòng)作，使夯錘及在下落過程中所產(chǎn)生的重力對(duì)建筑工程地基形成振動(dòng)力與沖擊力，降低地基土體壓縮性。這種加固方法可通過對(duì)土壤液化條件的不斷改變，逐步減少土體的濕陷性，提升土層均勻性，盡量消除不均勻沉降，實(shí)現(xiàn)地基強(qiáng)度的不斷提升。

強(qiáng)夯法是由傳統(tǒng)的夯實(shí)作業(yè)演變，經(jīng)過與現(xiàn)代工藝技術(shù)結(jié)合，被應(yīng)用于建筑工程中的一種較為成熟的施工作業(yè)技術(shù)形式。在傳統(tǒng)作業(yè)形式下，強(qiáng)夯法多在粗粒土和低飽和度細(xì)粒土中應(yīng)用，后經(jīng)技術(shù)開發(fā)，逐步被應(yīng)用于多種土體中[1]。如人工填土、低飽和度粉土、各類砂性土等。對(duì)加固較為困難的大塊碎石或雜填土具有較高的加固作用與效果。強(qiáng)夯法具有對(duì)土體適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛、加固效果明顯、操作簡(jiǎn)易、節(jié)約資源以及施工周期偏較短等特點(diǎn)。

2 強(qiáng)夯法在地基處理中的應(yīng)用方式

2.1 施工準(zhǔn)備

應(yīng)用強(qiáng)夯法進(jìn)行建筑工程地基處理，是對(duì)地基土體進(jìn)行反復(fù)夯實(shí)與擠密的過程。在施工前，應(yīng)優(yōu)先對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)情況作初步的踏勘，以便了解和掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、水文地質(zhì)條件等，如土體含水率等。在踏勘完成后，需進(jìn)一步對(duì)地基施工范圍內(nèi)的土體進(jìn)行含水率的普查，以此為夯擊次數(shù)和夯錘所選重量進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)設(shè)定[2]。在此基礎(chǔ)上，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境、地貌以及各類影響因素等進(jìn)行了解，并進(jìn)行施工方案的編制。然后，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，對(duì)施工人員進(jìn)行必要的崗前培訓(xùn)與安全質(zhì)量教育。技術(shù)人員要為施工人員做好強(qiáng)夯作業(yè)的技術(shù)交底工作，使施工人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及強(qiáng)夯作業(yè)有更為深入的了解和掌握，為強(qiáng)夯施工作業(yè)質(zhì)量的有效提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)勘查

待施工人員與機(jī)械設(shè)備入場(chǎng)后，需要先對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)作進(jìn)一步的實(shí)地勘察。如采用鉆探及原位探測(cè)等方式，分析出建筑工程地基位置土體的填土性質(zhì)與成分?jǐn)?shù)據(jù)，便于后續(xù)強(qiáng)夯施工質(zhì)量的提升和夯實(shí)方案的科學(xué)構(gòu)建。同時(shí)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘查，也能夠?yàn)槭┕F(tuán)隊(duì)的試夯作業(yè)提供數(shù)據(jù)支持。

2.3 試夯作業(yè)

為確保建筑工程地基處理的完善性，提升夯實(shí)作業(yè)水平，需在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察后，在回填區(qū)實(shí)施試夯操作，以此獲取更為精確的夯實(shí)數(shù)據(jù)，如夯實(shí)作業(yè)所需擊能大小、夯擊時(shí)起吊高度與距離等。需對(duì)試夯作業(yè)結(jié)果進(jìn)行分析，以此來確定實(shí)際夯實(shí)作業(yè)中數(shù)據(jù)的精確性，確保強(qiáng)夯施工技術(shù)的效果，滿足建筑工程地基的承載力。待試夯作業(yè)完成后，除檢測(cè)施工效果外，還應(yīng)對(duì)強(qiáng)夯工藝的施工情況加以檢查，測(cè)量出試夯作業(yè)的夯實(shí)量、夯實(shí)次數(shù)、夯擊深度以及所形成的有效擊能等，并將其與承載力和壓實(shí)度等數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此判斷出試夯作業(yè)能否達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的要求。如實(shí)施試夯作業(yè)未能達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)要求設(shè)計(jì)單位依照檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果，查找失敗原因，設(shè)計(jì)調(diào)整方案，進(jìn)行二次試夯準(zhǔn)備[3]。

2.4 夯實(shí)操作

在夯擊作業(yè)前，需要應(yīng)用試夯過程中所得出的檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)夯實(shí)效果作出判斷。如若土層＞4 m，則夯實(shí)效果不佳。因此，需以兩次夯實(shí)作業(yè)完成強(qiáng)夯施工。一般情況下，首次夯實(shí)作業(yè)所需的擊能要高于二次夯實(shí)作業(yè)擊能數(shù)值。在采用三角定位法來進(jìn)行夯實(shí)點(diǎn)設(shè)定后，實(shí)施首次夯實(shí)作業(yè)。此次夯實(shí)作業(yè)不僅要做到夯實(shí)間距的規(guī)范化設(shè)定，還要為二次夯實(shí)作業(yè)提供數(shù)據(jù)，確保二次夯實(shí)作業(yè)后，建筑工程地基土體的擠密性與均勻性良好。

3 強(qiáng)夯法在地基處理中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 強(qiáng)夯、夯實(shí)次數(shù)與擊能控制

在強(qiáng)夯作業(yè)中，無論是夯實(shí)次數(shù)或基土夯擊擊能等，均需要做到嚴(yán)格的管控，這也是確保強(qiáng)夯效果的重要內(nèi)容。首先，施工人員依照前期試夯結(jié)果，結(jié)合夯擊作業(yè)設(shè)計(jì)情況、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與土層地質(zhì)特征等因素，確定實(shí)際的強(qiáng)夯次數(shù)。通常情況下，強(qiáng)夯次數(shù)會(huì)設(shè)定為3 次，在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與土層地質(zhì)特征后，施工人員再對(duì)實(shí)際強(qiáng)夯次數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于施工地基的土層結(jié)構(gòu)，施工人員也應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的考量。針對(duì)土層結(jié)構(gòu)的不同，所設(shè)定的強(qiáng)夯次數(shù)也存在著明顯的差異[4]。如施工現(xiàn)場(chǎng)基土土層多為粗土顆粒，則應(yīng)酌情進(jìn)行強(qiáng)夯次數(shù)的削減。若施工現(xiàn)場(chǎng)基土土層多為細(xì)土顆粒，則應(yīng)相應(yīng)增加強(qiáng)夯次數(shù)。在夯實(shí)次數(shù)方面，并非以量取勝，而是要針對(duì)建筑工程地基處理中強(qiáng)夯法的施工規(guī)范和實(shí)際工程情況加以分析及確定。通常情況下，一些建筑工程地基處理多以夯實(shí)3 次為宜，單次夯實(shí)擊數(shù)以7 下為適中，且夯擊次數(shù)也應(yīng)符合平均夯沉量標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)夯實(shí)擊能的控制方面，單次夯擊擊能＜4 000 kn/m2，夯沉量＜50 mm，如果將單次夯擊擊能提升至4 000～6 000 kn/m2區(qū)間內(nèi)，則夯沉量則應(yīng)＜100 mm。若單次夯擊擊能＞6 000 kn/m2時(shí)，則夯沉量應(yīng)≤200 mm。在此過程中，唯有確保夯擊次數(shù)與夯擊擊能的穩(wěn)定性，才能確保強(qiáng)夯質(zhì)量得以提升[5]。

3.2 夯實(shí)作業(yè)間隔時(shí)間與夯實(shí)點(diǎn)控制

依照建筑工程地基處理中強(qiáng)夯法的施工要求設(shè)定夯實(shí)作業(yè)間隔時(shí)間，能夠?qū)?qiáng)夯效果起到?jīng)Q定性作用。因而，在實(shí)施強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)，需要對(duì)兩次強(qiáng)夯作業(yè)之間的時(shí)間間隔加以控制。若在實(shí)際施工中，施工人員實(shí)施夯實(shí)操作時(shí)應(yīng)確保兩次夯實(shí)作業(yè)的時(shí)間間隔達(dá)到相對(duì)合理的標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，基土土層的含水量便會(huì)降低，利于土層擠密性的提升。通常情況下，施工人員可依照土層空隙水分所需的消散周期及基土土層的滲透性能等因素，進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)時(shí)間間隔的設(shè)定。如基土土層未具備較好的滲透性效果，則需將夯實(shí)作業(yè)時(shí)間間隔設(shè)定在15～28 d[6]。對(duì)于具有較好滲透性的基土土層而言，也可依照施工需要，對(duì)其進(jìn)行連續(xù)性夯擊作業(yè)。

夯擊點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)具備科學(xué)性與合理性，以此確保前期的夯實(shí)準(zhǔn)備工作及夯實(shí)機(jī)械設(shè)備的功效得到充分發(fā)揮。若未能做好夯實(shí)點(diǎn)的有效布設(shè)與控制，不僅會(huì)使夯實(shí)機(jī)械設(shè)備的耗損加重，還將嚴(yán)重影響到夯實(shí)技術(shù)的有效應(yīng)用。依照實(shí)際建筑工程地基處理中的經(jīng)驗(yàn)，通常實(shí)施首遍夯實(shí)作業(yè)時(shí)，夯擊點(diǎn)間距可設(shè)定為夯錘直徑的2.5～3.5 倍。二次夯擊作業(yè)時(shí)，夯擊點(diǎn)應(yīng)處于首遍夯擊點(diǎn)之間，以此類推。確保每遍夯擊作業(yè)時(shí)較之上一遍夯擊點(diǎn)的間距呈現(xiàn)縮減趨勢(shì)。對(duì)建筑工程中地基處理難度較大或較深的地基情況，則應(yīng)在首遍夯擊點(diǎn)間距設(shè)定時(shí)，適當(dāng)增加點(diǎn)距，多以5～10 m 為宜。若施工作業(yè)的基土為砂土或回填土，則首遍夯擊點(diǎn)間距設(shè)定可適當(dāng)增大，且后續(xù)單次夯擊作業(yè)的點(diǎn)距設(shè)定可與首遍一致或相應(yīng)縮減。

3.3 強(qiáng)夯整體質(zhì)量控制

施工前期對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平整與清理，并在完成現(xiàn)場(chǎng)勘查后，對(duì)土體的含水量進(jìn)行精確的測(cè)量。若施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位偏高，較易出現(xiàn)底部積水現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)夯實(shí)作業(yè)產(chǎn)生影響。對(duì)此，應(yīng)通過抽取等方式，促使施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位得以降低。在實(shí)施強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)，需依照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分段式作業(yè)。即以由邊緣至中部的順序進(jìn)行施工作業(yè)。待單遍夯擊完成后，用推土機(jī)進(jìn)行施工區(qū)域的場(chǎng)地平整操作，并通過放線對(duì)后續(xù)夯擊作業(yè)夯點(diǎn)的位置加以確定。在基土含水量控制方面，可針對(duì)回填土的含水量確定出最優(yōu)的含水量范圍。若回填土的實(shí)際含水量低于最優(yōu)含水量標(biāo)準(zhǔn)，則可通過灑水或鉆孔灌水的方式，增加回填土的含水量。若在雨天進(jìn)行強(qiáng)夯施工作業(yè)，則應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊設(shè)置排水溝或截洪溝，以避免雨水的大量流入。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著建筑工程地基處理技術(shù)的不斷成熟，強(qiáng)夯法得到了更為廣泛的應(yīng)用，能夠在建筑工程地基處理環(huán)節(jié)取得較為顯著的應(yīng)用效果。強(qiáng)夯法應(yīng)用也將逐步減少存在的問題與弊端，建筑工程地基處理的質(zhì)量與安全等方面帶來保障。