山区强夯地基处理应用实践

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1.工程概况

本项目为一新建大型住宅小区，工程地点位于贵州省仁怀市。项目一期工程包括8栋高层住宅、4栋商业楼、1栋综合楼、106栋别墅，结合工程的规模和特征、场地和地基的复杂程度等判断：工程重要性等级为二级，场地为中等复杂场地，地基等级为乙级。

项目一期建筑场地占地面积约12.5万平方米，拟建场地整体上属于扬子准地台―黔北台隆―遵义断拱―毕节北东向构造变形区，溶蚀侵蚀中低山溶蚀槽谷地貌，场地内有五个山包，平整场地回填土厚度差可达二十米，回填土的地基承载力及沉降指标不能满足设计要求，需对地基进行处理，需处理的地基面积约20万平方米。

除8栋高层住宅采用桩基础外，其余多层建筑物经强夯后均采用独立柱基。设计要求建筑物及道路地基经强夯处理后地基承载力特征值fak≥180kPa，地基压缩模量Es≥15MPa；

2.地基处理方案确定

随着我国西南边远山区的经济发展，当地人民的生活水平提高，越来越多的公建、住宅小区兴建在城郊山区里，山区填土地基处理的研究越来越显得有意义。

（1）桩基。对于道路、场平回填土区域不宜采用桩基础，多层建筑采用桩基很不经济。由于山区开挖形成的回填土多为土、风化岩石混填，颗粒及填土厚度都极不均匀，在地质上属强破碎复杂地层。在原始山坡上回填土厚度差达十几米，加上桩持力层起伏变化大，桩的长短变化太大，短的甚至不能称为桩，填土中存在块石及桩长变化大使钻孔、冲孔灌注桩及管桩施工困难，成本过高；填方区与挖方区及不同填土厚度区域的桩的承载力相差较大，特别是填土负摩阻力影响较大，可能造成一根桩约有一半的桩长不能发挥作用，浪费很大，工期大幅度延长。所以直接采用桩基础方案并不合理。

（2）分层碾压。建筑物依山而建，场地挖山填成不同标高的台地，填土较厚，分层碾压工期很长费用较大。要在不同标高的平台上碾压，施工有一定的难度。挖填方交界及边坡死角较多，难以保证压实质量。大面积开挖回填，且混有块石，分层厚度难以控制，也无法确保碾压质量。

（3）强夯法。回填土强夯加固后，地基承载力提高到180kPa左右，与其它地基处理方案（挤密碎石桩复合地基）、分层碾压和桩基方案相比，大大节省投资，一般可比桩基节省达40%以上，桩基最贵，强夯法最省。强夯法又可大大缩短工期，这正是房地产开发商最关心的，以使得楼盘能以最快速度开盘。

强夯法具有经济易行、效果显著、设备简单、施工便捷、质量容易控制、适应范围广、节省材料、施工周期短等特点，特别适用于场地极不均匀（填土厚度变化大、存在挖填方、建筑物变化大）的大面积地基处理。

①强夯法适用于碎石土、砂土、非饱和细粒土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基的处理，对挖山回填的填料级配良好可不必限制（除了采用桩基础的8栋高层住宅需回填素土外）。

②应用范围广泛：综合楼、别墅、商业楼、电房等多层建筑物和采用桩基础的高层住宅、道路、挡土墙地基、地坪、绿化带均可采用强夯法加固处理填土地基，不至于产生过大的沉降和显著的不均匀沉降。

③加固效果显著：地基经强夯处理后，可明显提高地基承载力、压缩模量、增加干容重，减少孔隙比，降低压缩系数，增加场地均匀性，消除湿陷性。该场地地基经强夯加固处理后，均可在夯后投入使用。

④有效加固深度：采用3000～5000kNm能级强夯处理深度可达6～10m。

3.强夯设计及施工要点

（1）强夯范围：位于填方区的拟建多层、高层建筑场地、位于填方区的室外场地。

（2）回填土质量要求：人工回填土施工应符合相关施工规范要求。人工填土填料建不宜采用成分单一的粉质粘土、粉土作填料，根据现场土石方的实际情况，采用级配良好的挖山回填填料。大块石填土材料最大粒径不应大于200mm，避免影响后续高层桩基础施工。

（5）试夯方案如下：

①填土厚度不大于7米的填方区：

第一遍夯击能4000kN.m，单点夯击， 夯点按4.5m×4.5m正方形面布置，夯点击数12～15击，要求点夯最后两击的平均夯沉量不大于100mm，夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难。

第二遍夯击能4000kN.m，单点夯击， 第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，（详见：强夯布置点位示意图）。夯点击数10～12击，点夯最后两击的平均夯沉量要求同第一遍。

第三遍夯击能1500kN.m，满夯，每点4击，要求锤印互相搭接1/3。

②填土厚度大于7米的填方区应分层回填、分层强夯，填土地基的强夯技术参数要求同前，强夯分层厚度不应大于6m。

当试夯效果经检测满足要求后方可进行全区域强夯。

（6）强夯效果的检测和评价：

为了检验强夯的加固效果，强夯后，检测单位对强夯区域进行了平板载荷试验和瞬态瑞雷波试验。以下为本工程9号楼的平板载荷试验和瞬态瑞雷波试验结果。

从静荷载试验结果看出，地基承载力特征值满足设计要求fak≥180kPa，地基压缩模量满足设计要求Es≥15MPa。从瞬态瑞雷波试验结果看出，强夯有效加固深度≥8米。实践证明所采用的夯击能是合适的。

4.需改进的地方：

①本工程强夯方案设计时没有根据原始地形图及填土层厚薄情况对场地进行分区，按同一方案进行强夯，导致场区某些部位地基改良效果不理想，需要补夯。

②由于围绕山丘开挖回填的场地形成了不同标高的台地，从而出现了很多边坡强夯问题。本项目开挖成设计边坡后，方进行强夯加固，导致边坡范围至少1～2m是无法直接通过强夯加固，因此边坡地基改良效果不理想。

5.结语

通过该工程的实践可见，山区开挖回填土采用强夯法是最佳方案，可以加固处理地坪、道路、挡土墙地基、填土边坡及多层建筑地基。强夯加固后的地基满足设计要求，楼房建成已半年，地基基础稳定正常。特别是就地取材换填块石强夯，可显著提高地基的均匀性和变形模量，对于处理同一建筑物存在挖填方，以及多层和小高层的深厚填土地基具有显著的经济技术效益。