李 勇

（四川樂(lè)城裝飾工程有限責(zé)任公司， 四川 成都 610000）

1 定義及適用范圍

強(qiáng)夯法定義：反復(fù)將夯錘提到高處使其自由下落，給地基以沖擊和振動(dòng)能量，將地基土夯實(shí)的地基處理方法。

強(qiáng)夯置換法定義：反復(fù)將夯錘提到高處，使其自由下落下形成夯坑，并不斷夯擊坑內(nèi)回填的塊石、砂石、碎石、鋼渣等硬粒料，使其形成密實(shí)墩體的地基處理方法。

強(qiáng)夯法的適用范圍：碎石土、砂土、非飽和細(xì)粒土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基處理。

強(qiáng)夯置換法適用范圍：淤泥、淤泥質(zhì)土、高飽和度的粉土、軟塑、流塑的粘性土等地基處理。

2 強(qiáng)夯加固原理

1、動(dòng)力密度：強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動(dòng)力壓密的概念，沖擊型動(dòng)力荷載使土中土粒周圍的孔隙中的空氣被排出，土顆粒和顆粒間的液體受力變形重新排列，孔隙比發(fā)生變化，體積變小強(qiáng)度提高。

2、動(dòng)力固結(jié)：

a.土體中孔隙水排出：在強(qiáng)夯力的反復(fù)沖擊下，土體中產(chǎn)生很大的應(yīng)力，垂直向壓力在土體變形過(guò)程中產(chǎn)生很大的水平拉應(yīng)力，使土體沿豎向、徑向、環(huán)向產(chǎn)生大量的細(xì)微裂縫，增加孔隙水的排出通道 ，增大滲透性，在高壓力下孔隙水沿通道逸出，加速土體固結(jié)。

b.土體中氣體適放：在強(qiáng)夯力的反復(fù)沖擊下，在地基中產(chǎn)生的沖擊能形成動(dòng)應(yīng)力，至使土顆粒發(fā)移動(dòng)，部份沖擊能轉(zhuǎn)化成熱能，土中氣泡移動(dòng)加速，可溶氣體從水中釋放出來(lái)從土面逸出，減小孔隙水移動(dòng)阻力增大滲透性，進(jìn)一步加速土體固結(jié)。

c.局部液化：在夯擊力反復(fù)作用下超孔隙水壓力不斷提高，導(dǎo)致土中有效應(yīng)力減少，當(dāng)超孔隙水壓力等于上覆土壓力和內(nèi)聚力時(shí)土中的有效應(yīng)力完全消失，土的抗剪強(qiáng)度為零，土顆粒處于懸浮狀態(tài)達(dá)到局部液化，土的滲透性大大增加，孔隙水迅速排出，超孔隙水壓力消散加速土體固結(jié)。

d.土的觸變恢復(fù)：飽和細(xì)粒土在強(qiáng)夯沖擊波的作用下，土中原來(lái)處于平衡狀態(tài)的土顆粒的定向排列被打亂，顆粒結(jié)構(gòu)從原先的絮凝結(jié)構(gòu)變成分散結(jié)構(gòu)，顆粒間聯(lián)系消弱，強(qiáng)度降低。強(qiáng)夯后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的休置后，土體顆粒、膠體顆粒、水又形成新的空間結(jié)構(gòu)，土體又恢復(fù)和達(dá)到更高的強(qiáng)度。

3、動(dòng)力置換：

動(dòng)力置換分為整體置換和樁式置換。整體置換作用機(jī)理類似換土墊層法+動(dòng)力密度；樁式置換作用機(jī)理類似強(qiáng)夯加密+碎石礅+排水井

3 強(qiáng)夯置換法特點(diǎn)

1、由于強(qiáng)夯置換法土體和孔坑中塊(碎)石等填料在外力作用下密實(shí)度改變，其加固原理是通過(guò)強(qiáng)夯后原有的天然強(qiáng)度地基在強(qiáng)夯振動(dòng)作用下迫使填料本身和周圍土體發(fā)生變形，軸向應(yīng)力和側(cè)向應(yīng)力共同形成約束力，約束塊(碎)石體形成力系平衡的塊(碎)石墩體。

2、對(duì)于深厚飽和粉土、粉砂，墩下土在施工中密度變大，強(qiáng)度提高較大，在置換的過(guò)程中大量填料與墩間土混合，形成混合土，含水量與密實(shí)度改善很多，與墩體共同組成復(fù)合地基。因此承載力考慮墩體和樁間土共同受力。

3、對(duì)淺層淤泥或流塑的粘性土，采用整體置換時(shí)將塊(碎)石填料整體擠入淤泥中，其加固原理類似于換土墊層法。

4、對(duì)于淤泥、泥炭等粘性軟弱土層，采用樁式置換，置換墩應(yīng)穿透軟土層，著底在較好的土層上，因墩底豎向應(yīng)力較墩間土高。因此在計(jì)算地基承載力特征值時(shí)，可只考慮墩體不考慮墩間土的作用。

4 工程概況

貴陽(yáng)市觀山湖別墅小區(qū)占地94.95畝，總建筑面積87239.44平方米，共40棟4層建筑物，獨(dú)立柱基，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)要求地基承載力180Kpa，其中位于場(chǎng)地東側(cè)的19—25棟樓填土區(qū)較厚且填土是堆在原有廢棄的魚塘區(qū)域。因此委托貴陽(yáng)建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司對(duì)19—25棟樓區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)勘察。場(chǎng)地北側(cè)29棟-38棟所處位置的小山頭需要平山爆破，巖層質(zhì)地較好是中風(fēng)化硬質(zhì)砂巖，平山爆破后石料正好可以用作填料，因地制宜就地取材。

5 場(chǎng)地巖土構(gòu)成

場(chǎng)地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)，主要雜填土、耕植土、淤泥質(zhì)土、紅粘土及下伏基巖組成，上覆雜填土?xí)r間約為24個(gè)月，鉆探揭露地層特征自上而下依次敘述如下：

1、雜填土：主要成份為紅粘土夾少量白云巖塊，紅粘土成分85%以上，碎塊石塊徑1～5cm,堆填時(shí)間約24個(gè)月，結(jié)構(gòu)松散，厚度3～5m，平均厚度約4m左右。

2、耕土：灰黑色，灰黃色，結(jié)構(gòu)松散，分布于區(qū)域場(chǎng)地周邊，厚度0.30～0.50 m。

3、淤泥質(zhì)土：灰黑、灰褐等色，濕～飽和，軟～可塑。其形成原因?yàn)樵~塘底部淤泥，在平整場(chǎng)地過(guò)程中經(jīng)填方埋于地下。含腐殖質(zhì)較高。厚度1.1～2.3m分布不均。

4、紅粘土：褐黃色，殘坡積成因，分布于整個(gè)場(chǎng)地，呈似層狀分布，局部裂隙發(fā)育（3～5條/米），屬塊狀結(jié)構(gòu)。紅粘土厚度6.30～15.20m，允許承載力205kpa是復(fù)合地基的樁端持力層。

5、基巖：為三疊系安順組地層，巖性為灰～灰白色中厚層狀細(xì)-中晶白云巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙面多見方解石脈充填，鐵質(zhì)浸染，膠結(jié)一般，巖體總體較破碎，鉆探控制深度范圍為強(qiáng)風(fēng)化層。

6 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地位于觀山水庫(kù)南側(cè)，距觀山水庫(kù)約500.00m，其水源主要來(lái)源于降雨形成的地表坡流。 場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為雜填土、耕植土中上層滯水和基巖裂隙水。水質(zhì)對(duì)砼及砼中鋼筋無(wú)腐蝕性。

7 不良地質(zhì)現(xiàn)象

本次勘察施工122個(gè)鉆孔中，在土層中未發(fā)現(xiàn)土洞及塌陷現(xiàn)象，場(chǎng)地中巖面呈波狀起伏。

8 施工前準(zhǔn)備

1、結(jié)合地勘報(bào)告和設(shè)計(jì)圖確定地基處理的范圍，設(shè)計(jì)地基處理深度7米，確定每邊超出基礎(chǔ)外邊線距離4m；

2、對(duì)照設(shè)計(jì)圖和地勘報(bào)告，按照墩間距中心點(diǎn)間隔2.4m繪制方格網(wǎng)，編制表格，根據(jù)上覆土和淤泥土的厚度初步估算每根石墩所需用塊石料，試夯后作調(diào)整；

3、設(shè)置場(chǎng)地四周的排水溝，排水溝距處理范圍外2米的位置，由于場(chǎng)地是西北側(cè)高東側(cè)低，所以在東側(cè)設(shè)兩處排水坑，東側(cè)排水溝在強(qiáng)夯范圍外3米，寬度1米挖至淤泥層與排污坑相連接，溝內(nèi)填充大粒徑塊石形成排水通道；

4、測(cè)量場(chǎng)地強(qiáng)夯前的原地形標(biāo)高，確定現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)位的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)；

5、確定施工順序：從場(chǎng)地中間向兩側(cè)進(jìn)行，隔行跳打，夯點(diǎn)按正方形布置；

9 試夯

1、根據(jù)設(shè)計(jì)提供的參數(shù)進(jìn)行試夯，確定施工工藝和檢驗(yàn)方法：選擇場(chǎng)地具有代表性的19號(hào)樓區(qū)域600平方米場(chǎng)地作為試夯區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，19號(hào)樓區(qū)域從強(qiáng)夯面到紅粘土層的厚度4.5至7米均有；

2、選用40噸履帶式起重機(jī)，起重高度20米，柱錘直徑1米，錘重15噸。最大夯擊能3000kn.m,填料選用級(jí)配良好的硬質(zhì)砂巖最大粒徑控制在40cm以內(nèi)，30cm粒徑的顆粒含量控制在30%以內(nèi)。礅間距為2.4米，夯點(diǎn)距離4.8米。

3、單點(diǎn)夯擊結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合地勘報(bào)告對(duì)應(yīng)點(diǎn)位累計(jì)夯沉量7m至11m,夯擊擊數(shù)不小于8擊至14擊（8擊對(duì)應(yīng)4.5米礅長(zhǎng)、15擊對(duì)應(yīng)7米礅長(zhǎng)）且夯擊能在3000KN.m的前提下，最后兩擊的夯沉量小于50mm；第一遍點(diǎn)夯和第二遍點(diǎn)夯夯擊間隔時(shí)間7天，所有點(diǎn)夯完成后，整平場(chǎng)地；

3、滿鋪塊石墊層厚度500mm，塊石墊層最大粒徑控制在100mm以內(nèi)，塊石墊層用直徑2.0m、錘重10噸的夯錘以1000kn.m的夯擊能滿夯兩遍每遍3-4擊、滿夯搭接35cm、整平。用25噸的振動(dòng)壓壓路機(jī)碾壓；

4、鋪設(shè)300mm厚石渣乳墊層，壓路機(jī)碾壓密度；

5、試夯完成后對(duì)復(fù)合地基的地基承載力進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果復(fù)合地基允許承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

10 施工工藝

1、按照設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高清理、整平場(chǎng)地至起夯面標(biāo)高?；A(chǔ)埋置深度負(fù)1.5米，整平場(chǎng)地標(biāo)高負(fù)1米；

2、場(chǎng)地平整以后，從北側(cè)小山頭取級(jí)配塊石在場(chǎng)地上滿鋪1.5米厚整平，塊石的最大粒徑控制在400m以內(nèi)，300mm以內(nèi)的嚴(yán)格控制在30%以內(nèi)。給每個(gè)塊石礅準(zhǔn)備5至8 m3塊石料，同時(shí)確保大型機(jī)械在場(chǎng)地上順利行駛；

3、堆填塊石料平整后，用白灰在場(chǎng)地上標(biāo)出第一遍塊石墩夯點(diǎn)位置，用水平儀測(cè)量每個(gè)夯點(diǎn)的標(biāo)高并整理成表格作好記錄；

4、施工順序和打夯方式：由于本工程的基礎(chǔ)是獨(dú)立柱基，主軸線間距為7.2米，結(jié)合技術(shù)規(guī)程和試夯效果強(qiáng)夯布點(diǎn)按2.4米間距矩形布點(diǎn)，隔行跳打。從場(chǎng)地中間部位向兩側(cè)進(jìn)行；

5、置換墩用40t夯機(jī),夯錘15噸，夯機(jī)開至夯點(diǎn)位置，夯錘置于夯點(diǎn)位置；220型反鏟挖機(jī)，開至夯點(diǎn)一側(cè)位置，確保隨時(shí)補(bǔ)料；

6、測(cè)量夯錘高度，確保每一次夯錘提升高度20m，記錄每一擊后夯坑下沉深度。當(dāng)夯坑深度基本同錘高時(shí)（或提錘有困難時(shí)）停時(shí)夯擊，挖機(jī)向坑內(nèi)填料至平坑口然后斷續(xù)夯擊，結(jié)合地勘報(bào)告對(duì)應(yīng)點(diǎn)位累計(jì)沉降量大于7-11m并且最后兩擊的夯沉量小于50mm,單墩夯擊結(jié)束；

7、第一遍點(diǎn)夯完成之后，隔7天進(jìn)行每二遍點(diǎn)夯擊，仍然是隔行跳打從中間部位向兩側(cè)進(jìn)行，直至所有的礅點(diǎn)夯擊完成；

8、對(duì)比每一個(gè)墩坑夯點(diǎn)附近夯前和夯后的標(biāo)高對(duì)比，計(jì)算隆起高度，核算石礅夯擊完成后地面標(biāo)高和平均標(biāo)高的變化，確定平整后是否還需要補(bǔ)料；

9、推平場(chǎng)地，鋪設(shè)0.5米的級(jí)配塊石墊層，最大粒徑控制在100mm內(nèi)以，50mm以上的顆粒含量不少于60%，粘粒含量不超過(guò)5%。夯錘直徑2米，錘重10噸，夯錘提升高度10米，滿夯兩片，每遍3-4擊、滿夯搭接35cm，第一遍和第二遍間隔7天，夯完后整平場(chǎng)地，25噸的振動(dòng)壓路機(jī)分層碾壓密實(shí)。并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程；

10、強(qiáng)夯工作完成后，在塊石墊層頂部再鋪設(shè)300mm厚的石渣乳墊層，碾壓機(jī)碾壓密實(shí)；

11、強(qiáng)夯過(guò)程中排出的水和部份淤泥，用專用車輛運(yùn)輸至指定地點(diǎn)傾倒。

11 質(zhì)量檢測(cè)和驗(yàn)收

1、過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)：（1）夯錘落距嚴(yán)格控制在正負(fù)300mm以內(nèi)；（2）錘重偏差控制在正負(fù)100kg以內(nèi)；（3）夯擊的遍數(shù)，嚴(yán)格按照試夯確定的參數(shù)執(zhí)行，如發(fā)現(xiàn)與試夯偏差大，應(yīng)暫停強(qiáng)夯匯同設(shè)計(jì)監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)分析后再斷續(xù)進(jìn)行；（4）夯點(diǎn)距離偏差控制在正負(fù)500mm以內(nèi)；

2、復(fù)合地基的承載力檢驗(yàn)：強(qiáng)夯完成28天后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)1147根置換塊石墩，共抽取12個(gè)點(diǎn)位作荷載試驗(yàn)，配置2.4米*2.4米大型鋼筋混凝土承載板，分10級(jí)加載，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)0.1mm/h,累計(jì)沉量為15mm。結(jié)果復(fù)合地基承載力大于215kpa，滿足設(shè)計(jì)要求。

3、重型動(dòng)力觸探：根據(jù)檢測(cè)單位進(jìn)行的重型動(dòng)力觸探檢測(cè)，置換墩著底情況良好，承載力與密度隨深度變化已滿足要求。

12 小結(jié)

1、由于本項(xiàng)目下層淤泥質(zhì)土的厚度不是均勻的，因此每個(gè)石墩的置換填料的實(shí)際使用量和施工準(zhǔn)備期的估算值存在差異，同時(shí)隨著夯擊數(shù)量的增多，下沉淤泥質(zhì)土被擠密已對(duì)置換填料數(shù)量產(chǎn)生影響，因此在實(shí)際施工中每一個(gè)夯點(diǎn)一定要對(duì)查閱地勘報(bào)告，對(duì)照試夯確定的夯擊數(shù)、總夯沉量以及最后兩擊的下沉量三個(gè)條件共同分析；

2、原魚溏淤泥上層的覆土本身石粒含量較高，在置換夯擊過(guò)程中，水的排了比較明顯，同時(shí)由于在場(chǎng)地低側(cè)設(shè)置排水溝，淤泥層的自由水通過(guò)排水溝進(jìn)入集水坑內(nèi)的數(shù)量已較多，說(shuō)明對(duì)下層軟弱淤泥層的擠密效果還是比較明顯；

3、通過(guò)整平后起夯面標(biāo)高、鋪填塊石厚度、夯擊完成后標(biāo)高計(jì)算出場(chǎng)地的平均夯沉量為2.2米，和通過(guò)土的壓實(shí)系數(shù)計(jì)算沉降量基本一致，說(shuō)明加固效果較好；

4、場(chǎng)地周周300米范圍內(nèi)無(wú)建筑和基礎(chǔ)設(shè)施，因些在實(shí)際施工是并未挖設(shè)抗震溝，但在施工過(guò)程中30米左右范圍的震感還是比較明顯；

5、原計(jì)劃置換填料的最大粒徑為800mm，但通地試夯發(fā)現(xiàn)小直徑的夯錘在大塊石上夯擊時(shí)能量損失較大，特別是第一擊，在后續(xù)的試夯點(diǎn)上最大料徑控制在400mm以內(nèi)效果就好很多；

6、相比于樁基等處理方法造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，操作方便，施工速度較快，特別是強(qiáng)夯置換墩由于有就地取材的優(yōu)勢(shì)，減少平山爆破后石料的外運(yùn)棄置，節(jié)約費(fèi)用。

7、通過(guò)本工程施工后的效果分析，強(qiáng)夯置換技術(shù)處理淺層軟弱地基的效果較好，對(duì)下臥軟弱層的固結(jié)作用明顯，對(duì)上層土的動(dòng)力密實(shí)效果已較好，地基承載力能滿足多層建筑物的地基承載力要求，通過(guò)后期的變形和沉降觀測(cè)分析，經(jīng)過(guò)處理后的地基能達(dá)到要求。