用强夯法处理填土地基

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摘要：结合施工现场遇到大面积人工回填土的情况，采用强夯法进行地基处理，介绍强夯法施工、施工过程的质量控制以及检测方法。

关键词：人工回填土；强夯法;处理地基；施工过程；质量控制；检测方法

Abstract: combining the construction site area of backfill soil met), the dynamic compaction method for ground treatment, this paper introduces the construction, the construction process of dynamic compaction method of quality control and test methods.

Keywords: artificial backfill soil; Dynamic compaction method; Processing foundation; Construction process; Quality control; Detection method

中图分类号：TU47 文献标识码： A 文章编号：

1. 前言

强夯法又名动力固结法或动力压密法，这种方法是用起重机械将大吨位重锤（一般为10～40t,国外曾有过锤重200t的报道）起吊到6～40m高度后，自由下落，给地基土以强大的冲击能量的夯击，使土中出现很大的冲击应力，从而提高地基土的强度并降低其压缩性，改善地基性能。它的原理是，通过用巨锤从高处自由下落对地基施加巨大冲能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力。由于土由固、液、气三态组成，土体中瞬间产生变形，土层孔隙瞬间压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，土中的孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，降低其压缩性，从而提高地基承载力。同时，它具有效果显著，设备简单，施工方便，节省材料等优点而得到广泛的应用。

2．强夯法的设计与施工。

2.1．强夯法的设计理论

随着地基基础处理设计水平的提高，施工工艺的改进和施工设备的更新，我国地基处理技术发展很快，强夯设计理论也得到了进一步的充实和完善。

从经济实用的角度，多层房屋处理基础的费用在投资费用中比例占据较大，而强夯法既经济又实用。为此，除考虑经济因素以外，在大面积的人工填土上选择强夯法处理基础的另一重要依据是有效加固深度，它也是反应处理效果的重要参数。强夯法创始人梅那（Menard）曾提出下式来估算影响深度H：H≈√Mh（m），式中：M—夯锤质量（t），h—落距（m）。经过大量实验和工程实测资料表明，梅那公式估算有效加固深度存在一定的偏差，从梅那公式中可以看出，其影响深度仅与夯锤重和落距有关。而实际影响有效加固深度的因素很多，如夯击次数、锤底单位压力、地基土性质、不同土层的厚度和埋藏顺序以及地下水位等都与加固深度有着密切关系。虽在而后国内外的设计人员相继发表文章对梅那公式采用了一个范围在0.34~0.80的修正值，也未得到满意的结果。

现规范，我国根据大量工程实测资料的归纳和工程经验的总结，修定了《建筑地基处理技术规范》，在梅那公式估算的基础上，设计可按规定中表6.2.1预估强夯法的有效加固深度。

表6.2.1 强夯法的有效加固深度

单击夯击能（KN•m） 碎石土、砂土等粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性黄土细粗颗粒土

1000 5.0~6.0 4.0~5.0

2000 6.0~7.0 5.0~6.0

3000 7.0~8.0 6.0~7.0

4000 8.0~9.0 7.0~8.0

5000 9.0~9.5 8.0~8.5

6000 9.5~10.0 8.5~9.0

8000 10.0~10.5 9.0~9.5

现以“锦州市安居工程夏小区B组团新建工程”为例，该工程为锦州铁路分局在锦州市安居小区B组团的职工住宅楼，共30栋，1670户。建筑面积13.88万平方米，占地8万平方米，全部为六层砖混结构，按7度抗震裂度设防，普遍填方深度3—7米。

根据提供的地质勘察报告，该工程地理位置于锦州市区东部，经人工改道已废弃的原小凌河河床之上，原河床地势很低，经过约6米厚的大量人工回填后，地势较平坦，地层主要分为素填土、淤泥质土、砂类土、粉土的透镜体，圆砾和卵石。地层年代及成因：素填土为当年回填，其他土层为第四纪冲、洪积层。详述如下：

（1）素填土（1—1）：浅栗色，基本为粉土，混夹部分建筑垃圾和少量粉煤灰等工业废料，其中碎石较多，极为松散，湿重度少于17KN/m³。含水量一般为15%左右，流塑状态。孔隙比大于1.0.

（2）耕土（1—2）：属于粉质粘土，栗色，可塑—软塑。

（3）淤泥质粉质粘土（2—1）：灰黑色、灰色、灰褐色、软塑—流塑，夹砂类土和圆砾。

（4）圆砾（3—1）：浅栗色、灰褐色、饱和，稍密—中密。夹细砂，中砂透镜体。

（5）粉土（3—2）：浅栗色，软塑—可塑。

（6）中砂（3—3）：浅栗色，稍密，饱和，夹少量圆砾。

（7）卵石（4—1）：浅栗色，中密，饱和，圆砾和粗砂充填。地下水类型为孔隙潜水，稳定水位高度为12.0米。

综合分析后，设计预估强夯法的有效加固深度为6 ~8米。单机夯击能3000KN•m。

2.2．强夯法的施工：

2.2.1．施工准备：

施工前，调查强夯范围内地质、地表构筑物、地下构造物和各种地下管线等。特别注意在强夯施工时所产生的振动对附近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振式防震措施。并做好现场的排水设施。

2.2.2．强夯试验

在30栋住宅楼中选择一栋楼（B组团3号楼）作为试验楼进行试验段施工。以便获得实测资料，摸索和掌握规律。

1. 确定了如下夯实方案：

（1） 选择渗透性好的砂土或粉土做填方用土，因砂土中超净孔隙水压力的消散时间决定两边夯击之间的间隔时间，这是缩短工期的一个重要因素。

（2）单机夯击能力为3000kN•m，夯击点采用梅花形布置，第一遍对每个夯击点基数定为8—10击，瞬时沉降量控制在5—8厘米之间，第二遍低能满夯，能量为前一遍的1/4，夯印互相搭接，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。

（3）强夯施工过程中设专人负责监测工作：夯前查夯锤重和落距，确保单击能量符合设计要求，夯前放线定夯点，夯后检查夯坑位，对偏差和漏夯及时纠正；对每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量要有详实记量。

（4）质量检测采用原位测试、室内试验和现场大压板载荷试验，检验点数试验楼8处，其它楼4—6处，均高于规范不低于3处的规定，检验深度大于或等于设计深度。

2. 强夯施工步骤：

（1）清理并平整施工现场；

（2）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；

（3）起重机就位，夯锤置于夯点位置；

（4）测量夯前锤顶高程；

（5）将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜面而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底平整；

（6）重复步骤（5），按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；

（7）换夯点，重复步骤（3）至（6），完成第一遍全部夯点的夯击；

（8）用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；

（9）在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层粉土夯实，并测量夯后场地高程。

强夯施工过程中在遇有地下水位较高时，我们先进行人工降低地下水位，防止夯击时夯坑积水；遇有场地地表土为软弱土时，在表层铺填一定厚度的松散性材料，使地表形成硬层，以利施工机具运转。

3. 质量检测

强夯地基的质量检测，包括施工过程中的质量检测及夯实后地基的质量检验，其中前者尤为重要，所以必须认真检查施工过程中的各项测试数据和施工记录。

质量检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。该工程全部检验点（实验楼8处；其他楼4处）均采用了原位测试和室内试验土工试验，特殊的检验点进行了现场大压板载荷试验。

特别注重了实验室数据的实用性和准确性。如：现场使用XY—1型工程钻机采用Φ110钻具开孔，在设计处理深度范围内进行钻进取芯。在钻孔中采用重锤击入法，采取原状土样送实验室进行土工试验。取样在填土中无扰动状态进行，保证了地基土的压缩模量、天然含水量、孔隙比、抗剪强度等测试指标的准确性。

4. 结论：

通过对大量测试数据的整理、统计、分析，用强夯法处理的人工填土地基，不仅施工简单，同时又经济、安全，重要的是能够有效地满足设计中地基承载力的要求，保证了在大面积人工回填土上地基承载力均达到140kp/m2。经竣工验收所有建筑物均达到了正常使用要求。一年后经检测建筑物处于正常使用状态，沉降值在规范规定的允许值范围内。

参考文献：

【1】中华人民共和国行业标准．建筑地基处理技术规范JGJ79—2002．北京 中国建筑工业出版社．

【2】中华人民共和国建设部．建筑地基基础设计规范[M]．北京．中国建筑工业出版社,2002．

【3】中华人民共和国建设部．《建筑施工手册》．北京．中国建筑工业出版社,2003．

注：文中试验数据是由锦州铁路勘测设计院地质钻探所和北京金利鑫建筑工程公司共同试验、施工所得，在此谨致谢意。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。