探析強(qiáng)夯地基處理技術(shù)

徐德鐺 王凌君 李慧瑩

摘 要 部分土木工程施工區(qū)域的土體情況不甚理想（如碎石土、沙土、黏性土、濕陷性黃土、雜填土等），按照常規(guī)方式無法夯實(shí)地基。本文對強(qiáng)夯地基處理技術(shù)進(jìn)行了介紹，圍繞施工材料和器具的選擇、施工中的注意事項(xiàng)、施工過程中需要遵循的原則等對強(qiáng)夯地基處理技術(shù)的施工要點(diǎn)展開分析，以供參考。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)夯地基處理技術(shù);土體情況;碎石土;濕陷性黃土

引言

強(qiáng)夯地基是指運(yùn)用起重機(jī)（包含搭配三腳架、龍門架等）等設(shè)備，將8～10噸重的夯錘提升至一定的高度（最低不得小于6m，最高可達(dá)數(shù)十米）后，使其自由落下，借助落地過程中產(chǎn)生的巨大沖擊力，對施工區(qū)域的地基造成沖擊，目的在于強(qiáng)力壓縮土層中的空隙，液化局部土體，全面提升基地承載能力。

1強(qiáng)夯地基處理技術(shù)簡介

建筑地基是指建筑物下方起基礎(chǔ)支撐作用的土體或巖體，承受上部結(jié)構(gòu)荷載影響。盡管地基不屬于建筑的組成部分，但對于保證建筑物的堅(jiān)固、耐久具有非常重要的作用。隨著技術(shù)的不斷提升，現(xiàn)代土木工程涉及的范圍十分廣闊，面臨的土體結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜。比如在一些土體松散處建立大型鋼結(jié)構(gòu)廠房工程建筑體（例如陶瓷原料基地項(xiàng)目，為單層鋼結(jié)構(gòu)廠房，門式鋼架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用獨(dú)立基礎(chǔ)，土體為回填土區(qū)域，采取強(qiáng)夯地基處理技術(shù)）。面對此種情況，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)逐漸形成并一步步發(fā)展、完善，時(shí)至今日，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)。運(yùn)用強(qiáng)夯處理技術(shù)的目的在于，借助重型夯錘下降過程中對地面造成的巨大沖擊力，使土層中出現(xiàn)沖擊波和沖擊應(yīng)力，壓實(shí)土層孔隙、液化局部土層的同時(shí)，還可以在夯擊點(diǎn)周圍生成裂隙，從而形成“自然”的排水通道，方便土層孔隙中的積水和氣體排出。之后，土層中的所有元素會重新排列，在時(shí)效性壓密的作用下，逐漸固結(jié)，最終使建筑地基的承載力得到加強(qiáng)。

2強(qiáng)夯地基處理技術(shù)的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 施工材料和器具的選擇

在強(qiáng)夯地基處理技術(shù)對回填土料的要求較高，摻雜有機(jī)物質(zhì)、含水量較高的黏性粉土、粉質(zhì)黏土等均需排除在外;而柴油、機(jī)油、齒輪油、液壓油、鋼絲繩、電焊條等必須能夠與主機(jī)設(shè)備搭配使用。施工器具方面需要滿足如下要求：其一，夯錘的外殼必須為鋼板材質(zhì)，內(nèi)部采用鋼材質(zhì)制成的骨架，焊接牢固后澆筑C30強(qiáng)度的混凝土;或者直接選用全鋼制的夯錘。根據(jù)建筑施工區(qū)域的具體情況，可以選擇圓形底面和方形底面兩種不同形態(tài)的夯錘。相較之下圓形底面夯錘出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的概率較低，穩(wěn)定性較好。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，夯錘底面積大小需要按照施工區(qū)域土體性質(zhì)和夯錘自身的重量來決定。一般情況下，錘底靜態(tài)的壓力值應(yīng)該控制在30～45kPa之間，如果土體由大量沙質(zhì)土或者碎石類土組成，則壓力值可以適當(dāng)調(diào)高。其二，為了提升夯實(shí)地基處理的成功率，保證施工現(xiàn)場的安全性，起重機(jī)的最小起重能力應(yīng)該控制在150kN以上，以履帶式起重機(jī)為最佳。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，夯錘的起吊高度必須達(dá)到既定要求，自動脫鉤裝置的強(qiáng)度、其他安全設(shè)置務(wù)必到位，最大限度保證施工的靈活性。其三，起重機(jī)起吊夯錘的過程中，夯錘脫鉤的瞬間可能出現(xiàn)起重臂后傾或臂桿振動驟然減小的情況，導(dǎo)致夯錘落地區(qū)域發(fā)生偏離，影響地基處理結(jié)果。為了避免此種現(xiàn)象，可以在起重機(jī)前方設(shè)置一臺推土機(jī)，起到地錨的作用。起重機(jī)的臂桿頂部與推土機(jī)之間應(yīng)該采用至少兩根鋼絲繩進(jìn)行連接，且鋼絲繩與地面的最大夾角應(yīng)該在30°以下[1]。

2.2 施工中的注意事項(xiàng)

強(qiáng)夯地基處理過程中，必須重點(diǎn)關(guān)注下列事項(xiàng)，否則地基穩(wěn)固程度不足，建設(shè)于其上的房屋建筑產(chǎn)生的荷載將會轉(zhuǎn)化為內(nèi)部應(yīng)力，使居住于其中的用戶隨時(shí)面臨房倒屋塌或墻體脫落之類的風(fēng)險(xiǎn)。首先，施工前應(yīng)該對土體構(gòu)成進(jìn)行系統(tǒng)性勘探，確認(rèn)是否采用強(qiáng)夯處理方式。其次，計(jì)算夯錘重量、夯錘底面直徑、最佳落地距離之后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性的強(qiáng)夯處理。在此過程中，最終的下沉量以及基本夯實(shí)次數(shù)、累積總下沉量等參數(shù)務(wù)必精確，試夯結(jié)束后，有效夯實(shí)深度是否達(dá)到既定要求，也需要得出結(jié)論。再次，基坑的夯實(shí)范圍與施工區(qū)域基礎(chǔ)地面相比，應(yīng)該略大。因此，在開挖地基時(shí)，基坑無論設(shè)置成何種形態(tài)，均需保證邊緣地帶的實(shí)際寬度多于設(shè)計(jì)寬度至少30cm，否則會對強(qiáng)夯處理造成困難。在夯實(shí)前，基坑底面應(yīng)該高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，且預(yù)留土層的厚度原則上不得小于試夯過程中，土層的總下沉量外加5～10cm。待強(qiáng)夯處理完畢后，有關(guān)人員應(yīng)該對基坑表面進(jìn)行拍實(shí)處理（與設(shè)計(jì)標(biāo)高保持一致）。最后，夯錘的重量、落地距離，夯點(diǎn)放線等參數(shù)務(wù)必保持精確，從而為工程審計(jì)提供依據(jù)。

2.3 施工過程中需要遵循的原則

強(qiáng)夯地基處理過程伴有一定的風(fēng)險(xiǎn)，故作業(yè)期間必須遵循如下原則：

（1）強(qiáng)夯過程中的減震、隔震原則。除了上文所述的嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算最佳落地距離等方式之外，還應(yīng)借助多種方式，減小起重機(jī)等設(shè)備的震動速度，最大化發(fā)揮設(shè)備作用。在施工現(xiàn)場，與強(qiáng)夯地基處理同時(shí)進(jìn)行的其他作業(yè)流程較多，部分精密儀器的敏感度極高，自然環(huán)境出現(xiàn)任何“風(fēng)吹草動”，均會影響儀器的性能。在夯錘落地的瞬間，距離較近的儀器很可能在巨大沖擊波的影響下，出現(xiàn)屏幕碎裂、感應(yīng)失靈等情況。因此，在夯實(shí)作業(yè)區(qū)的外圍地帶，應(yīng)該增設(shè)隔震帶，減小夯錘落地的附加影響。一般來說，隔震帶的深度延伸至地下3m，即可阻止大部分沖擊波繼續(xù)外流。但具體深度應(yīng)該充分考慮作業(yè)區(qū)的土體結(jié)構(gòu)，土質(zhì)松軟程度越大，隔震帶的深度也應(yīng)隨之增加。

（2）按照方案完成強(qiáng)夯次數(shù)后，需要仔細(xì)檢查被夯地基的強(qiáng)度。此過程的重點(diǎn)在于地基載荷力。除了常規(guī)的重型動力觸探檢測（檢測最小深度應(yīng)該為10m）之外，還可以借助三維協(xié)同勘探設(shè)計(jì)模式和模擬軟件，切實(shí)掌控地基夯實(shí)程度。

3結(jié)束語

強(qiáng)夯地基處理技術(shù)是一種針對特殊土體的方式，對于應(yīng)用區(qū)域具有相對嚴(yán)格的要求。如果土體結(jié)構(gòu)、密度已經(jīng)處于理想范圍，則盲目使用強(qiáng)夯技術(shù)，會導(dǎo)致土體出現(xiàn)新的問題，反而影響建筑地基質(zhì)量。因此，在實(shí)際運(yùn)用強(qiáng)夯地基處理技術(shù)是，有關(guān)人員應(yīng)該注意收集土體結(jié)構(gòu)變化的各項(xiàng)參數(shù)，使方案設(shè)計(jì)更加科學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1] 欒明龍.瞬態(tài)瑞利波技術(shù)在地基強(qiáng)夯質(zhì)量檢測中的應(yīng)用效果[J].物探與化探，2020，44（3）：615-625.