1、 浅析强夯置换法在实际工程中的应用于俊光王秀利 （青岛瑞源工程集团有限公司山东青岛 266555）摘要强夯置换法是地基处理方法之一，它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法，适用于高饱和度的粉土，软一流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程，在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯置换法和强夯置换法主要用来提高土的强度，减少压缩性，改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。关键词强夯；强夯置换法；地基处理强夯是法国 Menard 技术公司于 1969 年首创的一种地基加固方法，这种方法是将重锤（一般为 80400kN）提升到高处
2、（一般为 60m）自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，改善土体抗液化条件，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。经过一段时间的发展和应用强夯已适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿馅性黄土、杂填土和素填土等地基处理，具有施工简便、加固效果显著，使用经济。而强夯置换法采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料，强行夯入并排开软土，最终形成砂石桩与软土的复合地基。 2004 年，在一住宅小区工程施工中对粘性土层地基采用强夯置换处理，取得良好的技术经济效果，深受有关专家们的好评。1 工程概况及地质条件该工程为九栋单体住
3、宅，六层，建筑面积 28000 平方米，设计地基承载力为 150kPa.本工程岩土层多为粉土、粉质粘土和淤泥质粘土，含水量高，主要考虑将淤泥质粘土破坏，该层位于 5.77.25m，约 2m 厚，呈稳定层，因此在具体强夯过程中，采用点夯，呈梅花布点。为减少强夯地面隆起，将表层松散土清除约 2m，然后回填碎石或块石作为夯前垫层，同时考虑在强夯过程中易出现超孔隙水压力。一方面吸收夯击能量，使土体不能有效加固，另一方面侧向作用扰动土体，使原有承载力降低，因此，要考虑遍与遍之间的间隔时间，使夯点之间的土有一定的排水固结过程2 确定地基处理方案根据该工程的地质条件，我们进行了多个方案比较： 2.1 钻孔灌
4、注桩基础（要求人岩 O.5m） ，采用桩基技术可保证，但基础不仅耗费大量建筑材料，而且工期长，工程造价高。另外不可预见的打桩时会遇大的石块，这样施工就更难了。很难保证施工中桩的质量。 2.2 挖孔桩：考虑到该地基填土厚度只有 3m 一 6m，加之拟建建筑物只有二三层，荷载小，所以采用人工挖孔桩。既不能满足挖孔桩构造要求，又增加了造价。延长了工期，这样的方案不可取。 2j 强夯置换法：结合本地在处理滨海大道的工程经验。采用块石填料夯入淤泥层内，破坏淤泥结构，加速淤泥排水固结，挤入块石间隙，从而达到稳定地基，通过超声检测，块石与土体结合紧密。提高地基承载力显著。参考滨海道路的施工经验，在处理住宅工
5、程中进行了系列改进，以确保住宅地基承载力达到设计要求，此方法地基加固效果显著，使用设备简单，施工方便，速度快，投资省，既可提高地基的承载力，又能增强抗液化稳定性。经上述方案对比研究后，确定采用强夯置换法对地基加固。先点夯，边夯边填碎石。再进行普夯，然后进行钢筋混凝土浅埋基础施工。3 强夯置换法施工 3.1 强夯设计要求 3.1.1 强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表（表 1）预估。 3.1.2 强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下。对于粗颗粒土可取 10003000kN.
6、mm；细颗粒土可取 1500 4000kN.mm. 3.1.3 夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。且应同时满足下列条件： 194最后两击的平均夯沉量不大于 5rA.0am，当单击夯击能量较大时不大于 100mm. B.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。 C.不因夯坑过深而发生起锤困难。表 1 单击夯击能 fkN.m）碎石土、砂土等粉土、黏性土、湿陷性黄土等 loo0 5.O6.O 4.05.O2000 6.O7.0 5.06.030oO 7.0-8.0 6.07.04Ooo 8.0-9.0 7.08.O50o0 9.09.5 8.08.5600O 9.51O.O 8
7、.59.0注：强务置换法的有效加固深度应从起夯面算起。 3.1.4 夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用 23 遍，最后再以低能量夯击遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击遍数可适当增加。3.1.5 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不少于 34 周；对于渗透性好的地基土可连续夯击。 3.1.6 夯击点位置可根据建筑结构类型。采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取 5-9m.以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较
8、大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 3.1.7 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的 12 至 23，并不宜小于 3m. 3.1.8 根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。 3.2 强夯设备采用 15T 履带式起重机作为提升机具，龙门架。点夯锤重 20 00KN，采用直径 1.5m 异型锤，圆柱型，高 2m，普夯采用 2m 直径平底锤，锤顶采刚性吊环，使用吊钩得以迅速而方便的挂上。自动脱钩装置
9、由船用脱钩装置改变而来，开钩拉绳一端系在脱钩装置的把柄上，另一端穿过焊在吊车大钩侧板上的转向滑轮。然后固定在吊车起重臂底部的轴上，当夯锤起吊到预定高度时，开钩拉绳即张紧而拉开脱钩装置的锁卡，使夯锤脱钩下落。3-3 参数试验根据经验公式 H=aM.h10，取 a 为 0.7， （a 根据土质情况选定） ，选定锤重 M 为 200kN，落距 h 为 10m，单击夯击能为2000kN-m.为判定强夯效果并确定夯击参数，在现场进行了强夯试验，将施工场地划分为 2 个试夯区，每试区 6 个试夯点，详细记录每击的地基下沉量及地面变异，每连击 2 次后进行静力触探，记录各层地基承载力提高情况，各试点夯击完成
10、后进行钻探及静力触探。取得夯击后的有关数据。 3.4 施工概况 3.4.1 夯击参数和夯点布置。依照试验所得数据，确定施工中每个夯击点夯击 8 次，夯击 3 遍，前 2 遍夯击点按上部结构的墙柱位置进行布置，尽量使夯击坑成为基础的基坑，夯击点中距为6、4.5、3.3m，后一遍落距为 3m，每点夯击 4 次进行 “搭夯 ”。 3.4.2 施工准备。对施工现场做好三通一平后，按照夯点平面，布置图进行定位放线，准确标出夯点的位置，并设置了四个水准点，以便施工中测量夯击沉降量，拟定夯击施工顺序。 3.4_3 施工操作。施工按拟定的夯击顺序逐点进行。每点夯击程序为：起重机就位一夯锤对准夯点位置一将夯锤起
11、吊至预定高度一拉开脱钩装置锁卡夯锤自由落下，这样循环多次，直至完成夯击次数，夯击时注意保持落锤平稳，夯位准确，当夯锤气孔被土堵塞时，及时进行清理，以免影响夯击效果。前两遍全部夯击完毕后，用推土机将预备的碎石或块石填平夯坑，再进行低能级搭夯，将场地表层松土夯实。施工中，为防止吊车臂杆在较大仰角时因突然释重而后倾，在臂杆顶端加了两根钢绳系在停放前面的推土机上，行动也比较方便。 3.4.4 质量与效果检验。施工中现场监测人员着重检测夯点位置、锤重、落距夯击击数、每击沉降量、最后夯沉量、累计夯沉量等关键项目，并详细记录每点的夯击情况。其中最后夯沉量及累计夯沉量是关键中的关键。夯击完成后，对地表面的下沉
12、量作了测定，并进行静力触探，旁压试验，标准贯入试验，确定加固后地基承载力和抗液化性能。4 强夯效果据观测，强夯后地基平均下沉 0.55m，夯击点周围没有隆起现象，在夯击截面 2m 范围内，标高都有下降。通过现场测试，地基承载力提高 12 倍，有效影响深度达 9m 左右，改善了地基的抗液化性能。经比较，采用强夯景换法比桩基节省投资 15 余万元，比人工挖孔桩节约投资 l8 余万元，基础施工速度明显加快。但对后期管网施工造成一定的影响。5 结束语经过静载试验检测，按复合地基检测，该工程地基承载力达到 180kPa.符合设计要求。该工程强夯置换法只是强夯法处理地基的一种，在实际的工程中有着严格的技术要求，对结构变形有严格要求的建筑工程应慎用。勘察设计、工程施工方面在选择地基处理方案中应从技术安全可靠、经济合理的角度充分考虑，同时应兼顾功能使用安全可行。参考文献 1建筑地基处理技术规范 jGJ792002.中国建筑工业出版社，2002. 2刘正峰。地基与工程新技术使用手册。海潮出版社，20 000. 3叶书麟，叶观宝。地基处理与托换技术。中国建筑工业出版社，19 994 作者简介：于俊光，青岛瑞源工程集团有限公司副总工，国家一级注册建造师、注册监理工程师、注册造价工程师。王秀利，青岛瑞源工程集团有限公司技术管理部部长，国家一级建筑工程、市政公用工程注册建造师。 责任编辑：蕾明明
