强夯法在地基加固中应用

强夯法在地基加固中的应用

摘要：强夯法是一种施工简单、效果可靠的地基加固方法，尤其适用于大面积回填土类地基的密实加固。文章对强夯法在地基加固中的应用谈一些体会。

关键词：强夯法；地基加固；地基监测；地基检测

强夯法是一种施工简单、效果可靠的地基加固方法，尤其适用于大面积回填土类地基的密实加固，强夯虽然不是一种新的地基加固方法，但由于其在理论上还没有一套完整的设计计算方法，因此其实践行较强，必须根据不同地质条件，采取灵活多变的措施，保证施工的顺利进行和加固效果。本文对强夯法在地基加固中的应用谈一些体会。

一、强夯法的施工特点及加固地基机理 （一）强夯法的施工特点

强夯法处理地基是上世纪60年代末由法国梅纳德（ménard）技术公司首先创用的。该方法是籍重锤从高处自由落下给地基土施以冲击力和振动，从而达到提高地基土的强度并降低其压缩性，还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。

强夯施工方法具有施工机具简单，施工方便，加固地基效果显著，适用范围广泛，能缩短工期和降低工程造价等优点。强夯法在开始时仅用于加固砂性土和碎石土地基，经过几十年的应用与发展，通过改进施工方法和改善地基土的排水条件，强夯法逐渐适用于加固从砾石到粘性土的各类地基。在我国强夯法用来加固碎石

土、砂土、粘性土、杂填土及湿陷性黄土等地基土。我公司在近些年的施工过程中，坚持积极开拓、大胆创新的思路，开发出具有创意性的强夯处理施工方法，在约300多万平方米的强夯法加固地基施工实践中，创造出省、市级科技进步奖项目，同时也开创了在华东软土地区强夯法加固地基施工的先例。

由于具备以上的优点，强夯法处理地基常被用于堆料场、仓库、车间、油罐、储仓、公路和铁路路基、机场跑道及码头、填海造地等工业与民用建筑项目中，而且其加固的工程项目范围逐步呈日益广泛的趋势。

（二）强夯法加固地基机理

关于强夯法加固地基的机理，目前有关专家学者意见还不很一致，但对于地基处理中经常遇到的几种类型的土，一般的观点认为：强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一巨大的冲击能量（一般而言此冲击能量不小于800kn-m），加荷历时约几十毫秒，对含水量较大的土层，加荷时间约100毫秒左右。这种突然释放的巨大能量，将转化为各种波型传到地下。首先到达某指定范围的波是压缩波，它使土体受压或受拉，能引起瞬时的孔隙水汇集，因而使地基土的抗剪强度大为降低，据理论计算这种波以振动能量的7%传播出去，紧随压缩波之后的是剪切波，以振动能量26%传播出去，剪切波会导致土体结构的破坏。此外的瑞利波（面波）以振动能量的67%传出，在夯点附近造成地面隆起。土体在这些波的综合作用下，土体颗粒重新排列相互靠拢，排出孔隙中的气体，使土体挤密压实，强

度提高。

根据上述观点，地基土经强夯法加固后，其强度提高过程大致可分为四个阶段：夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密（表现为土体中水及气体排出，孔隙水压力上升）；土体液化或土体结构破坏（表现为土体强度降低或抗剪强度丧失）；排水固结压密（表现为渗透性能改变，土体裂隙发展，土体强度提高）；触变恢复并伴随固结压密（包括部分自由水又变成薄膜水，土的强度继续提高）。

二、应用实例 （一）工程概况

广西某开发区占地总面积约76.484万m2，靠近海边，分为办公区、辅助生产区、作业区。开发区由吹填砂形成，吹填厚度5-7m，吹填材料基本属于砾砂，含有淤泥（混砂），局部位置表层回填0.5-2 m开山土。吹填达到标高6.6m后采用强夯工艺处理地基，使吹填砂层力学性质满足设计要求。

施工前选定典型地段进行试夯，通过监测与检测手段以及数据、信息处理确定强夯施工工艺参数，进而确定质量控制要点，为后续工作提供依据。 （二）典型试验

1．设计要求。地基强夯分为三个区，强夯1区为重箱堆场区；强夯2区为主干道路区；强夯3区为振冲区外的其它区域。 强夯1区：点夯3遍，第一遍单夯能量为8000knm，每点夯击数

由现场单点夯击试验确定，且≥10次，最后两击平均夯沉量不大于100mm；第二、三遍单击夯击能量为6000 knm，每点夯击数由现场单点夯击试验确定，且≥10次，最后两击平均夯沉量不大于80mm；第四遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击，其搭接部分不应小于锤底面积的1/3。强夯2区：点夯3遍，第一遍单夯能量为6000knm，每点夯击数由现场单点夯击试验确定，且≥10次，最后两击平均夯沉量不大于8mm；第二、三遍单击夯击能量为4000knm，每点夯击数由现场单点夯击试验确定，且≥10次，最后两击平均夯沉量不大于6mm；第四遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击，其搭接部分不应小于锤底面积的1/3。强夯3区：第一、二遍单击夯击能量为4000knm，每点夯击数由现场单点夯击试验确定，且≥10次，最后两击平均夯沉量不大于6mm；第三遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击，其搭接部分不应小于锤底面积的1/3。强夯加固后地基，经载荷试验，强夯1区的地基承载力应≥200kpa；其它区域的地基承载力大于表层承载力应≥180kpa。 2．强夯处理参数。

（1）单位夯击能。锤重m （t）与落距h （m）是影响夯击能和加固深度的重要因素，锤重m与落距h的乘积称为夯击能e=（m×h）。强夯加固深度通过动力触探试验结果确定。

（2）夯击点布置及间距。一般情况下，夯击点间距取决于基础布置、加固土层厚度和土质等条件。加固土层薄、透水性强、含水量低的砂质土间距宜小些，通常夯击点间距取夯锤直径的3倍。

（3）单点的夯击击数。各区域的单点夯击数由现场单点夯击试验确定。

（4）两遍间隔时间。两遍夯击之间留有一定的时间间隔，以利于土中超静孔隙水压力的消散，待地基土稳定后再夯下遍，通过孔隙水压力观测试验确定。

3．试夯工艺。综合考虑工程地质条件与吹填材料等因素及各区域设计要求地基承载力不同，分三个区域进行试夯：强夯1区：点夯3遍，确认第一、二、三遍每点夯击数，第四遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击。强夯2区：点夯3遍，确认第一、二、三遍每点夯击数，第四遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击。强夯3区：点夯两遍，确认第一、二遍每点夯击数，第三遍为满夯，单击夯击能为2000 knm，每点5击。

强夯法处理地基的施工工艺流程主要施工程序为以下十个步骤：①清理、平整场地→②现场标出第一遍夯点位置、测量场地高程→③起重机就位、夯锤对准夯点位置→④测量夯前锤顶高程→⑤将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程→⑥往复夯击，按确定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击→⑦重复以上工序，完成第一遍全部分点的夯击→⑧用推土机将夯坑填平，测量场地高程→⑨在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数→⑩用低能量满夯，将场地表层夯实，并测量夯后场地高程。

（三）地基监测与检测

1．监测与检测内容。（1）试夯中监测内容。包括夯坑沉降及周边地表变形观测、孔隙水压力观测及水位观测；（2）试夯后的检测内容。包括地基重型动力触探试验、平板载荷试验、静力触探试验、加固前后软土物理力学指标试验，以考察试夯效果。

2．监测与检测成果分析 （因强夯1、2、3区的监测与检测内容相同，在此仅以强夯3区试夯成果进行分析）。

（1）夯坑沉降及夯点周围地表变形观测结果。经分析强夯3区多个主夯点单击沉降与夯击数的关系，发现随着夯击击数的增加，前8击单击夯沉衰减速率大，后4击衰减速率减慢。12击夯沉量达到110～137cm。第9击平均单击夯沉量11.7cm，第10击平均单击夯沉量9.3cm，第11击平均单击夯沉量8.2cm，第12击平均单击夯沉量5.5cm，因此单击11击满足连续2击单击夯沉量小于10cm的收锤标准。

2击过后坑周土体均出现小幅度隆起，隆起量最大约2.0cm，地表变形比较微弱。

（2）水位及孔隙水压力观测。在主夯点夯击过程中，设置在试夯区外的水位观测孔水位保持不变，只有设置在各主夯点之间的水位观测点水位标高略有变化，但变化幅度很小，最大相差3cm。可见强夯对水位的影响微弱。

环向和径向布置的孔隙水压力计测试的孔隙水压力均随夯击次数的增加而增加，渗透系数大的砂层、砂混淤泥层孔隙水压力上升

和消散迅速。砂层内孔隙水压力在12击后达到最大值45kpa，在1天内压力消散50%。

（3）重型动力触探（n63.5）试验。强夯前后的重型动力触探对比试验及加固效果列表如下：

通过对试验区强夯前后的重型动力触探对比试验取得的数据说明：经强夯加固地基后，在8米范围内加固效果较为明显，大于8米范围加固效果不明显。可见4000kj夯能加固深度可达到8米。 （4）载荷试验。通过试验区加固前后平板载荷试验对比，加固前地基承载力110～140kpa，变形模量14.0mpa～16.4mpa，加固后承载力特征值提高至225～400kpa，变形模量18.1～42.5kpa，证明强夯的加固效果明显。

（5）静力触探试验。在淤泥比较厚的位置布设静力触探孔，分析强夯前后软土的加固效果。从夯前夯后静力触探对比试验得知，淤泥混砂或砂混淤泥层中比贯入阻力出现不同程度的降低，而淤泥层的比贯入阻力则几乎没有变化，说明强夯对于砂混淤泥、淤泥混砂或淤泥层的加固效果非常微弱。

（6）室内土工试验。在试夯前后钻孔取样，进行土体物理力学性能对比试验。试验表明强夯后的吹填砂压缩模量、抗剪强度均有提高。而对于淤泥，压缩模量、抗剪强度则降低，表明强夯不能加固淤泥层，相反会破坏淤泥原有结构强度，淤泥层需要一定时间恢复强度。

三、结语

由于目前强夯法处理地基基础理论研究尚不十分成熟，实际工作中强夯处理参数的确定往往都是凭以往施工经验或参照已建工程拟定某一工程地基的强夯方案，再通过现场试夯确定。随着施工技术的发展，强夯法和辅以碎石桩、塑料排水板等方法的强夯法处理地基被广泛应用。 参考文献

[1]邱嘉荣．强夯法在吹填淤泥砂地基处理中的应用．科技致富向导，2011，（20）．

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。