1、浅谈强夯法在工程 地基处理中的实际应用,目前由我集团公司承建的工业大学综合实验楼工程位于市开发区大学校区内，该工程位置地形较平坦为农耕区，南依低山丘陵，场地南部和北部各有宽度较大的东西向冲沟，岸边于沟底高差约56米，场地内地下水位埋藏较深，场地地层分布为层耕土及新堆积黄土（厚度为0.20.4米,地基承载力特征值为110Kpa）、层土体为湿陷性黄土（厚度为2.47.9米,地基承载力特征值为150Kpa），第层为粉质粘土（厚度为3.97.5米,地基承载力特征值为170Kpa）。该工程设计地基承载力特征值为200Kpa，根据建设单位和设计单位要求，该工程地基采用强夯加固处理。,强夯法是用起重机械将大
2、吨位（一般830吨）夯锤起吊到630米高度后，自由落下，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和很大的冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土料重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法，也是我国目前最为常用和最经济的深层地基处理方法之一。 强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，使得土体发生一系列的物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水固结压密以及触变恢复等。其作用结果使得一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性。,强夯法加固特点是：使用工地常备简单设备
3、；施工工艺、操作简单；适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高25倍；变形沉降量小，压缩性可降低210倍，加固影响深度可达610米；土粒结合紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快（一套设备每月可加固500010000m2地基），较换土回填和桩基缩短工期一半；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用；与预制桩加固地基相比可节省50%70%；与砂桩相比可节省40%50%，同时耗用劳动力少和现场施工文明等。,一、施工技术参数选择 1、加固深度、夯击能量及分层强夯： 场内区冲沟部分加固深度约为6.37M，最大加固深度6.37M下层夯沉量约0.70.
4、9M=7.077.27M。冲沟范围采用1200KNM，分两层夯击，下层加固深度为57.2-54.03=3.17M。上层加固深度约为60.4-57.2+0.9=4.1M，也采用1200KNM，非冲沟部分与冲沟上层施工参数相同。 依据地基处理规范（JG79-2002J220-2002）6.2,1条规定及梅纳公式，1200KNM有效加固深度约为4.3M，能满足有效加固深度要求。,2、 确定强夯加固最佳持力层： 强夯加固、层土体，以第层粉质粘土（地基承载力fak=170Kpa），以良好的强夯持力层。 3、 夯点间排距及夯点布置形式： （1） 基础平面图柱基位置、建筑物轴线尺寸及主受力方向。 （2） 夯
5、点间排距纵横轴线网格尺寸与建筑物基础纵横轴线应尽量重合，达到建筑物基础柱基下都能布满夯点，以确保整个场区地基强度和变形均衡一致。 （3） 考虑地基土岩性、扩散角及夯间盲区等因素，夯间距不宜过大,（4）考虑加固深度，夯距不宜太近。如夯距太近，相邻夯击点的夯击能量将在浅层叠加，形成硬壳，影响夯击能量向深层传递，即影响加固深度。土体水平位移增加，地面形成过大的隆起。考虑以上因素，确定夯点间距为：主夯点间排距为88M，次夯点在主夯点间排距中间插挡，插夯点位于相邻主次夯点对角线交点处，整个场区主、次夯点间排距为44M的网格，主、次、插点最小轴线距离为2M。,4、单夯点击数及最后两击平均沉降量的设定： （
6、1）夯后地基承载力特征值200Kpa。 （2）夯后应使在同一建筑物基础上的地基土变形均匀，力学性质相近。 （3）场区、层土的岩性及土质含水量情况。 （4）连续夯击的可能性。 （5）夯坑深度，拔锤难易度。 （6）夯坑周围不发生过大的隆起。,考虑上述因素:普通强夯单点夯击数建设单位确定为18击，如单点夯击已达18击，但仍然控制不住沉降量指标，则继续夯击，直到控制最后两击平均沉降量指标为止，置换强夯单点夯击数约为2026击。按照JGJ79-2002J220-2002规范规定：当夯击能量小于4000 KNM时，最后两击平均沉降量为50mm。为确保夯后的地基承载力特征值200Kpa，最后两击平均沉降量提
7、高到40mm为标准。,5、 采取双控措施： 双控措施即控制最后两击平均沉降量和单点夯击数。根据土体的加固深度不一及软硬程度不同，而采取不同的夯击能量，严格控制最后两击平均沉降量40mm和建设单位确定的单点夯击数为主要指标，如最后两击平均沉降量达不到40mm，则继续夯击，以达到在同一建筑物基础上的地基土强度和变形均衡一致的目的，确保夯后地基承载力特征值200 Kpa。,6、夯击遍数确定： （1）为了提高有效加固深度，按照（JG79-2002J220-2002）6.2.4条规定分23遍施夯，故冲沟及上下层每层分3遍施夯，即主、次、插夯点各一遍完成。 （2）在每层每遍主次插夯点施工中，单夯点尽可能一
8、次连续夯击，夯够击数为最佳，因为夯击能垂直传递最深，但如遇土体含水量偏高，地表隆起过大或因夯坑过深，拔锤困难，最后两击沉降量和击数都难以控制时，需增加施夯遍数，尤其是冲沟部分。,7、间隔时间： 该场区强夯，虽严格控制回填土含水量，但因土体含水量偏高，每层每遍主次插夯点夯击都必须间隔一定时间施夯，间隔时间取决于土体中超静孔隙水压力的消散时间，对于渗透性较差的粘性土地基，规范规定间隔时间不易少于34周，对含水量低及渗透性较好的土体，可不间隔时间连续夯击。,8、强夯处理外扩范围： 规范规定，强夯外扩范围，每边超出基础外缘的宽度为基底下设计处理深度的1/22/3。 该夯区最大加固深度为6.37M。基础
9、宽度最大约为4.85M，外扩尺寸约为6.372/3+5/2=6.75M，考虑夯点网格为44M，从夯点尺寸的模数统一考虑，故外扩尺寸为2排夯点加锤半径约为24+1.25=9.25M为宜。冲沟东西两侧为防止雨水向夯后的地基土渗透浸泡，采取外扩尺寸为34排夯点十锤半径约为（34）4+1。25=13.2517.25M。,9、满夯的确定及要求： 由于表层土是基础的主要持力层，如果处理不好，将会造成建筑物不均匀沉降，另外为处理好天平夯坑的虚土，故分二遍满夯。如对满夯重视不够，将会影响整个强夯的施工质量。根据规范JG79-2002J220-2002规范规定：必须分二遍满夯，这足以说明满夯的重要性。第一遍满夯
10、采用1000KNM，间排距33M，3击，第二遍满夯采用800 KNM，纵横各压1/4锤印，3击。因满夯遍数较多，间排距较小，夯后土体自由水难以在短时间内消散，故应特别注意间隔时间（间隔时间应根据现场土体的含水量确定），穿插施工，以免产生橡皮土，降低地基承载力。以上措施确保地基土体，自深到浅逐级连续得到不同夯击能量的有效加固。上层满夯完成平整场地时，地面应留有一定坡度，以有利于排水，减少地表水渗透浸泡已夯后的土体。,10、试夯： 地基处理规范（JG79-2002J220-2002）6.2.7条规定，普通及置换强夯施工前，根据初步设定的强夯参数进行现场试夯，试夯区的数量应根据建筑物场地的复杂程度及
11、规模确定。根据该楼的实际情况，确定选择一处具有代表性的试夯区进行强夯试夯，以观察土体含水量、地面隆起量、孔隙水消散程度夯击贯入度、震动影响等，验证设定的强夯参数与实际情况的差距，提供土体固结，水份消散，地基承载力特征值的试夯检验报告和检验夯前夯后土体有关物理力学指标，确定其适用性和处理效果，以评价强夯质量，调整设定的强夯参数，指导大面积施工。,二、施工技术措施： 1、对强夯加固的挖运回填土石方质量及施工要求： （1）回填土方前，必须将夯区内及冲沟底部的饱和软土、淤泥质土、耕植土、膨胀土、冻土、生活垃圾、农作物杆茎及根系等易腐烂的物质应全部挖除（厚度约0.81M），运至夯区外，不可再回填使用，以
12、防止以上物质在土体中腐烂，形成孔洞造成地基强度降低核不均匀沉降，造成严重的质量隐患。 （2）回填土方，可填筑含水量适宜的碎石土、粉土、粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土。回填土含水量应界于182%，并对现场土样进行含水量测试，以确保最佳含水量，使夯后土体达到最佳干密度，严禁雨雪覆盖在回填土中，防止强夯时土体液化或出现橡皮土。,（3）严禁回填含水量较高的粘性土、淤泥质土、耕植土、膨胀土、冻土及有机质含量大于5%的土。 （4）如遇雨雪天气，应停止挖运回填等土石方施工，严禁在未清除雨雪及浸泡过的湿土上进行回填土方，若夯区内被雨雪浸泡过的土体及淤泥、冻土必须全部挖除，换填符合质量要求的土方再进行施工。
13、 （5）回填土方的施工缝，各层应错开搭接，此处上层厚度约为3.2米，为防止填土与老土出现垂直缝，应将老土体挖成台阶，台阶高度约为1.6M，宽度不小于5.25M。,（6）该夯区下层夯前标高根据加固深度和第层顶深度，考虑力求挖填平衡、降低造价、缩短工期、就地取材、夯沉量等因素，下层夯前标高约为57.2M,可用冲沟边线取直及冲沟内多级阶地表高高于57.2M的土源，以达到回填土与原土岩性一致（置换强夯除外）。但必须严格控制土体含水量，冲沟上层填土，可使用冲沟上崖高于60.4M的土方。 （7）冲沟东西两端，上层夯前标高至冲沟底为一临空面（高差），此处应在最外缘外扩夯点轴线以外，再回填不小于6M宽度的土带
14、，土体坡度约33。，以增加最外侧夯点土体的约束力，克服强夯时的水平分力，确保土体竖向压缩。,（8）为降低造价，减少夯击遍数、击数，防止夯机驶入后下陷倾俯。每层回填土厚度不得大于50cm，用履带式推土机、挖掘机代替压路机作一般性碾压，严禁使用轮胎式机械进行回填的碾压和议回填好的地基土上行使挤压，以防形成橡皮土。碾压时，履带印应相互重叠不少于20cm，且不少于3遍，以增加土体的密实度。 （9）上层主次插夯点施夯完成后，满夯前，夯区地面应回填约50cm厚度的素土，回填土应与上层土岩性一致，且不得含有碎石及块石的土，一遍夯后土建施工单位易于人工精确清理基底标高，减少人工清理的施工难度。,2、新老土体（
15、填土与地层原状土）结合部（搭接部）处理措施： 施工现场如遇老土和填土结合部，且有一定厚度时，应视厚度H大小，在老土体出挖成台阶，台阶宽为一个夯点网格+锤半径，回填的土尽可能应与老土岩性一致。以与填土错开搭接，紧密结合，避免上下垂直施工缝的产生，以确保场地地基的稳定性。,3、对土体临空面处理措施： 临空面土体边缘无侧向约束，土体易被强夯冲击能量的水平力挤出，降低了强夯垂直加固效能，故应在临空面侧增加填土宽度，以抵消强夯水平分力，强夯填土宽度要求为：从建筑物边缘轴线+外扩尺寸+6M+Hctg33。的水平距离（H为两台面高差），并应分层填土，分层碾压。强夯时，先夯临空面最外一排夯点，逐次向内夯击各排
16、夯点，以确保夯区边缘地基强度达到质量要求。,4、对夯坑过深、虚土太厚的处理措施： 为了确保有效加固深度，采取大能量、大间距、连续夯击的措施，这样势必使夯坑过深，推平夯坑时，虚土落入坑内，其满夯后很难使夯坑内的土达到均匀夯实要求，必须采取以下处理措施：即每层每遍主次插夯点的夯坑都必须用挖掘机挖除夯间土坎约1/2深度，填土夯坑，再用推土机推平夯坑，然后用推土机、挖掘机替代压路机进行分层碾压，降低夯坑深度及均匀一致，使每层每遍主次插夯点的夯坑内土体都得到均匀加固，满夯时间少坑间土坎的支锤作用，达到设计要求。,5、强夯场区内冲沟为雨季泄洪沟，地势较低，土体含水量高，已形成饱和软土，应先挖除不良土质后，回填含水量符合要求的素土进行强夯或采用填铺碎石进行置换强夯处理冲沟底部，以确保工程量。,6、施工纪录的要求： 施工中读数时，应将塔尺垂直竖立，不得斜立，夯锤落下倾斜时，夯坑应垫平，塔尺下端应放在夯锤高低部位的平均处，严禁放在棰顶的虚土上。击夯沉量、单点的累计夯沉量、总夯击击数、最后两击平均夯沉量。如发现达不到双控指标要求时，必须通知夯机人员继续夯击，直到达到双控指标为止，使施工纪录真正反映夯击的实际情况。 根据以上的施工技术参数和施工技术措施，该工程地基强夯处理后，经检测地基承载力特征值200Kpa，并消除了黄土的湿陷性。,
