強夯碎石樁法在市政公共建筑地基加固處理中的應(yīng)用

周 濤

（蘭陵縣市政管理服務(wù)中心，山東 臨沂 277700）

0 引言

市政公共建筑是指由政府或政府授權(quán)的機構(gòu)在城市中興建、維護或管理的建筑物，在為公眾提供基本的社會服務(wù)和公共設(shè)施的同時，需具備極高的安全可靠性。地基工程是市政公共建筑工程施工中的關(guān)鍵組成部分，施工人員應(yīng)給予充分重視，不斷完善施工技術(shù)，從而提高地基部分施工質(zhì)量，保證城市公共建筑的安全可靠。強夯碎石樁法適用范圍廣泛，在多種土質(zhì)地基中有良好的應(yīng)用效果，可顯著提升地基強度。本文結(jié)合某市政公共建筑地基施工，對強夯碎石樁法施工技術(shù)要點進行分析。

1 工程概況

案例工程為某市政辦公樓，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，長度為55m，寬度50.2m，高5層，根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示，地基部分表層土主要由房渣土構(gòu)成，厚度為3.2~7.8m，未做填方設(shè)計，開展地基施工前需要對表層土進行處理，從而最大程度強化其作為持力層的作用。與此同時，經(jīng)過試驗和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原地基承載力特征值為75kPa，需要對地基進行加固處理，使其≥150kPa，地基各土層物理學(xué)指標見表1。

表1 地基各土層物理力學(xué)指標勘察報告（平均水平）

2 強夯方案確定

回填土厚度大，且質(zhì)地松散，加之南側(cè)和西側(cè)存在永久邊坡問題，預(yù)計后期沉降將達到1815mm，為避免其對建筑后續(xù)使用產(chǎn)生影響，需及時處理回填土，以控制沉降量，避免深層失穩(wěn)問題，確保建筑整體穩(wěn)定。結(jié)合現(xiàn)場基礎(chǔ)樁試打結(jié)果發(fā)現(xiàn)，存在垮孔、成樁難問題，綜合考慮施工造價、施工可行性操作、施工周期等因素，決定采用強夯碎石樁法處理填土，在整平場地后，結(jié)合填土層厚度，設(shè)計3套強夯方案，見表2。

表2 3套強夯方案比較

對上述強夯方案加固效果進行驗證，為此開展靜載和動力觸深試驗。試驗結(jié)果表明，3套強夯方案處理后的地基土體在各自區(qū)域深度范圍內(nèi)均有所提高。方案1 和方案2 處理0～6.0m 填土效果良好，但是方案1夯后土體極限承載力僅為165kPa，無法滿足最低180kPa的要求。對于飽和雜填土，采用強夯碎石樁法，不僅填土效果好，還可影響更深范圍的土層，原因在于：

（1）強夯配合碎石樁施工，能夠?qū)浫跬馏w產(chǎn)生置換作用和振動加固效果；

（2）碎石樁能夠促進夯擊能向更深土體進行傳遞[1]；

（3）在飽和填土中，碎石樁能夠促進水體消散，從而提高土體固結(jié)效果[2]。

綜合來看，當填土厚度不超過6.0m，采用方案2。當填土厚度超過6.0m時，則采用方案3。

3 強夯碎石樁法施工技術(shù)要點

3.1 平整場地

在正式開展施工前，清理垃圾，用低推土機對場地進行平整，并根據(jù)場地情況，設(shè)置相應(yīng)排水設(shè)施。因施工現(xiàn)場分布較多填方區(qū)域，且表層填土質(zhì)地松軟，如果遇到大雨，容易往低洼處下滲，經(jīng)過深層回填土后雨水又無法及時下滲，強夯操作后可能形成橡皮土，無法實現(xiàn)良好加固[3]。因此，在對場地進行平整后，對表層填土進行輕微碾壓，并在相應(yīng)區(qū)域設(shè)置盲溝，方便雨季來臨時進行施工。

3.2 碎石填充

碎石填充是強夯碎石樁法處理建筑地基的核心步驟。填充前應(yīng)將填充用的碎石進行篩選和清洗。填充時需要控制碎石的均勻性和密實度，以確保填充的質(zhì)量。填充深度應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計要求確定。填充完成后，需要進行平整，以確保碎石填充的表面平整度。

3.3 定位放線

在進行強夯碎石樁法定位放線之前，需要確定施工現(xiàn)場是否符合施工要求，如場地基礎(chǔ)情況、場地平整度、場地地質(zhì)狀況等。同時，對樁分布位置、布點進行再次核實，檢查夯點數(shù)量、夯樁間距、夯樁深度等是否滿足施工要求。對施工現(xiàn)場周邊情況進行分析，確定周邊地下是否分布電纜及管線等，在施工過程中需要避開這些物體[4]。同時，檢查配備的夯機數(shù)量、具體型號和參數(shù)，及時進行調(diào)整，避免機器設(shè)備帶病工作。利用標線、標樁標記夯點位置，確定夯樁方向，確保樁與樁之間的定位準確。

3.4 夯機對位

夯機對位之前，確認夯機的位置和放置方向，確保夯機的垂直度與水平度，并對夯擊頻率參數(shù)進行確定，保證夯擊次數(shù)和速度符合施工要求。確認夯樁點位和夯擊方式，如單錘夯擊、雙錘夯擊等。對夯樁深度進行有效控制，確保夯樁的承載力和穩(wěn)定性。根據(jù)施工設(shè)計方案，對范圍坐標進行處理，采用按照樁孔間距配合使用全站儀，對夯機位置進行標記。

3.5 鉆孔

在鉆孔前，確定每個樁的位置和深度，鉆孔的深度根據(jù)工程設(shè)計要求確定，采用機械或手工方式進行。為保證鉆孔質(zhì)量和孔壁的平整度，需要使用水泥漿對孔壁進行加固。鉆孔過程中，確保鉆頭與孔位的中心位置對正，并對鉆具的垂直度加以矯正，每2m 進尺后對孔斜進行一次矯正，如果偏差過大，則及時停止，并進行調(diào)整，遵循先慢后快原則[5]。

3.6 強夯起錘高度測量

強夯是強夯碎石樁法處理建筑地基的最后一步，強夯時控制強夯機的沖擊次數(shù)和沖擊力度，以確保填充物的密實度和穩(wěn)定性。通過夯錘將碎石填充進鋼管樁中，并在夯擊過程中不斷擠壓石料，形成高密度的樁身結(jié)構(gòu)，以達到增強地基承載力的目的。夯錘起錘高度測量是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需嚴格按照規(guī)范進行操作，以確保施工質(zhì)量和安全。起錘高度是指夯錘在夯擊碎石樁時從一定高度落下的路程，其測量方法主要有以下2 種：

（1）直接測量法。即在夯錘的下端安裝高度計或其他測高儀器，直接測量起錘高度，此法測量準確性較高，但操作難度較大，需要考慮到夯錘高度與鋼管樁長度、管口處填充的碎石高度等因素的影響[6]。

（2）溢流量法。指利用夯錘落下時所產(chǎn)生的沖擊波引起的水位變化來間接測量起錘高度，具體操作方法為，在夯錘下端的集水坑內(nèi)安裝水位計，記錄夯擊過程中水位的變化值，根據(jù)水位變化值計算出起錘高度。與直接測量法相比，溢流量法簡單易行，但精度稍有欠缺。

3.7 夯沉量測量

夯沉量是指在夯擊碎石樁的過程中，樁身下沉的深度，測量時主要采用理論計算法和直接測量法，其中理論計算法是根據(jù)施工時選擇的夯錘重量、夯擊次數(shù)、樁截面積、填充碎石的松密程度等參數(shù)，通過理論計算得出樁身的夯沉量，但該方法僅適用于施工前有較為準確樁身沉降量計算的情況。直接量測法則是在強夯碎石樁施工過程中，通過測量夯擊前后樁頂標志的高度差來計算樁身下沉的深度。具體操作方法為，在樁頂標志處固定一個鐵樁，施工前將其標記高度，施工過程中不斷檢查標志高度，夯擊結(jié)束后再次標記其高度，通過兩次標記高度差即可計算出夯沉量[7]。案例工程采用直接測量法。當確定夯沉量達到要求后，移機到下一個夯點。

3.8 質(zhì)量驗收

（1）施工前驗收?，F(xiàn)場勘察，確定樁基位置、樁長、樁徑等參數(shù)。同時，要對場地的地質(zhì)情況和地下水位等進行全面了解，檢查施工方案的合理性。

（2）施工中驗收?，F(xiàn)場設(shè)備應(yīng)符合相關(guān)標準，施工材料必須符合規(guī)定的質(zhì)量標準；施工人員必須經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)和考核，施工操作必須符合相關(guān)標準[8]。

（3）施工后驗收。對每個強夯碎石樁進行檢測，確保其垂直度和水平度符合設(shè)計要求。檢測夯擊次數(shù)、夯擊深度和碎石成形情況，保證其符合質(zhì)量標準要求。施工質(zhì)量標準見表3。

表3 案例工程強夯碎石樁法施工質(zhì)量標準

4 地基加固效果

案例工程地基部分施工結(jié)束后，對地基填土力學(xué)指標進行檢測，結(jié)果見表4。由表4 可知，經(jīng)過強夯碎石樁法加固處理后的地基，壓縮模量、黏聚力、內(nèi)摩擦角均滿足施工要求。填土達到稍密~中密狀態(tài)，地基承載力大幅提升，加固效果良好。當然，施工過程中也發(fā)現(xiàn)個別孔因淤泥質(zhì)含水量、厚度比較大而發(fā)生垮孔，因此采用鋼護筒施工技術(shù)進行對應(yīng)處理，其余部分施工順利，不僅縮短施工周期，也明顯降低地基加固處理所需費用。

表4 強夯碎石樁法地基加固前后填土力學(xué)參數(shù)變化

5 結(jié)束語

綜上所述，市政公共建筑施工要求比較高，地基處理難度大，強夯碎石樁法結(jié)合施工規(guī)范及要求對樁位進行科學(xué)布置，通過強夯將碎石打入地下，形成碎石樁，并通過夯擊樁間土形成復(fù)合地基。該工程的實踐證實，采用強夯碎石樁法對市政公共建筑地基進行加固處理，工序簡單，可明顯降低地基土壓縮性，不僅能夠發(fā)揮地基擠密和排水固結(jié)作用，同時能夠顯著提升地基承載能力。但是，強夯法施工需反復(fù)夯擊地基，合理安排工序，必要時設(shè)置隔振措施，以降低噪聲污染。