强夯法施工在块石回填软土地基工程中的应用

摘要：强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。文章介绍了强夯法施工在块石回填软土地基工程中的应用及其效果，并提出了针对性的建议。

关键词：强夯法；软土地基；地基处理；强夯；试夯 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）24-0120-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.059

1 强夯法概述

地基处理方法多种多样，其中包括换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法、土挤密桩法、冲孔灌注桩法等。其中强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。利用起吊设备，将10～25吨的重锤提升至10～25m高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实

土层。

2 某项目强夯法地基处理施工

下面以某项目为例介绍强夯法的具体应用。

2.1 附近场地地质条件

该建筑场地位于新建海堤附近，属山前海涂滩地，滩地表面地形平坦，自2002年起开始回填块石。场地内平均高程为8.329m，最大高差为0.3274m。根据勘察报告，在70.50m勘探深度范围内，地层主要由块石回填层、第四系海积淤泥质土，冲～海积粉质黏土、黏土，坡～残积粉质黏土和基岩组成。其中块石回填层厚度9m左右，分选性差，块石粒径大小不均，局部见少量黏性土和砂砾充填，呈松散―稍密状态，具有明显的大孔隙特征，回填时间约2年，密实度不均。淤泥质黏土层呈软塑―流塑状态，属高压缩性土，局部夹粉细砂、粉土薄层或团块。该层土质差异较大，不均匀，局部为黏土层。前期固结压力小于上覆土层自重压力，超固结比（OCR）小于1，属欠压密土。在淤泥质土层中已打设塑料排水板，塑料排水板深度打穿淤泥层。下面各层分别为粉质黏土层，黏土层及凝灰质砂岩层。

鉴于上述地质条件，不良地质层有可能在块石回填层，也可能在淤泥质黏土层，因此需主要考虑对这两层采取必要地基处理措施，以确保建筑物处于良好的地基条件。

2.2 地基处理方案的选择

针对该建筑下面的回填土地基，基本上有两种意见，一是认为主要不良地质层在块石回填层，由于回填层土体不密实，块石与块石之间存在缝隙，容易导致较大沉降的发生；二是认为主要不良地质层在淤泥质黏土层，该层易造成建筑物不均匀沉降，而块石回填层由于块石已相互挤压牢固，不用担心回填层的沉降问题。考虑到淤泥质黏土层已经进行过排水板处理，根据地基处理报告，该层固结程度较高，达到90%以上，且建筑物荷载的附加应力传到该层已大为减小，因此经专家会评审得出一致结论，该项目采用回填块石层作为持力层的天然地基方法，满足建筑物承载力要求，不会对建筑物的安全性有影响。由于地质条件中回填层密实度欠佳，因此需采取有效措施提高回填层的密实度。考虑到采用强夯法处理天然地基相对于其他地基处理方法可节省大量费用及造价，且与已有的排水板处理软基方法结合最为紧密，专家会一致通过了试夯方案。

2.3 试夯

试夯区域选择拟建建筑范围周边位置，以防止对建筑地基的干扰。试夯区域大小为20m×20m左右，单击夯击能根据经验选择2000kN.m，有效加固深度6.0～7.0m。夯点位采用正方形布置，第一遍夯击点间距取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。每次夯击均记录夯沉量，试夯结束后绘制夯击次数和夯沉量关系曲线。夯点的夯击次数的确定应同时满足下列条件：（1）最后两击的平均夯沉量不宜大于50mm；（2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；（3）不因夯坑过深而发生提锤困难。

第一遍夯击完成并记录数据后可连续进行第二遍夯击。每遍夯完后推平，最后一遍夯完后，对地表疏松部分，用低能量拍平。

根据观测数据整理，场区夯前平均标高为8.329m，夯后平均标高为7.953m，地基平均夯实下沉量为37.6cm。施工结果表明，强夯后地基土未出现异常现象，强夯效果明显。

试夯检测。首先是通过对强夯区域附近的孔隙水压力的监测，了解强夯施工对软土地基的影响。从孔隙水压力监测的数据来看，第一遍强夯施工引起超静孔隙水压力的变化值在0.4kPa左右，到第三遍强夯时该值已降为0.07kPa。由此可见，超静空隙水压力消散很快，强夯施工对下部软土层仅存在短暂影响。

其次是通过对比强夯前、后的容重试验，确定强夯效果。从容重试验结果来看，土层整体干密度从强夯前的1.8g/cm3增加到强夯后的2.0g/cm3以上，强夯施工提高了土层密实度。

最后是通过浅层平板载荷试验，确定强夯前与强夯后地基土的承载能力和地基土的变形模量，并比较分析试夯所取得的效果。

从平板载荷试验结果来看，试夯区内3点试样在荷载作用下规律相似，与未经过强夯的试点成果相比，在同样的荷载作用下变形要小得多。试夯区内3个试验点的地基土承载力基本值均满足设计要求，地基土变形模量值大大提高。经过试夯检测，可以看出土层密实度、承载能力均有所提高。强夯施工所采用的各项参数合理，对软土下卧层的影响较小，通过强夯可使回填层块石更加密实适于建筑。检测结果符合推断，可以在本工程中实施强夯。

强夯施工。根据工期要求施工采用30T及40T履带式起重机各1台，夯锤选用18T和12T两种夯锤。施工顺序遵循从西到东、从南到北、完成第一遍施工方可进行第二遍施工的原则。强夯采用试夯后确定的各项参数进行施工。

强夯结果表明，实施强夯以后，整体场地标高下降了0.387m，强夯效果明显，且与试夯数据吻合。在夯击能的影响下，通过P波和S波的作用，土体颗粒互相靠拢，重新排列，回填层在动荷作用下被挤密压实，压缩性降低，基本消除了回填土的不均匀性。强夯结果表明：强夯施工有效增强了回填层地基的承载能力，满足了设计对地基的承载力要求，是行之有效的地基处理

方法。

3 对在软土地基回填区上使用强夯法施工的建议

强夯法是软基回填区域上建筑地基处理方式中较为经济可行的一种方案。但考虑到其未对下层软土地基进行处理，后续可能产生沉降等问题，使用此方法需要一定的限制条件。对于软土地基回填区上的强夯法施工，考虑到其施工特性及已有的工程经验，有以下建议：

第一，强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、黄土、素填土和杂填土等地基，对于软土不适用（易产生弹簧土现象），对于软土上的块石回填区则为有条件适用。

第二，对于一些4F以下、建筑体型简单的次要建筑，若持力层软基已经过有效固结，地基处理可采用强夯法处理。对于5F以上的建筑或者虽然在5F以下但建筑体型复杂、重要级别较高的建筑，则冲孔灌注桩法更为适用。另外，对于一些地质条件复杂的软土地基，或者软土层厚度不均，软土层固结不够或固结不均匀的软土地基，应尽量避免使用强夯法，而应使用桩基处理。

第三，考虑到强夯施工会对土体产生强烈的震动，故在强夯法施工期间，应严密监测周边建筑物的沉降数据，防止强夯导致周边建筑物沉降。

第四，由于强夯法夯击能量较大，如强夯下地基存在软土地基，则需要谨慎确定夯击能，防止因夯击能过大导致下层土体扰动形成弹簧土，导致地基一段时间内不可用。如可能，应在强夯的同时加强对软土层土体的监测。

第五，建议对于需进行强夯处理的建筑物，由于其基础形式为浅基础，为增加结构整体性，减少不均匀称降，应尽量采用筏板基础形式，尽量避免采用简单条基处理。

参考文献

[1] 某项目岩土工程勘察报告[R].2005.

[2] 某项目地基处理施工监测成果分析报告[R].2005.

[3] 某项目强夯检测报告[R].2006.

作者简介：高志达（1983-），男，山东聊城人，中核集团三门核电有限公司工程管理处工程师，研究方向：土建施工技术。

（责任编辑：蒋建华）