分层强夯法在深层软基处理中的应用
关键词：分层强夯法，深层软基
随着经济的发展，建设项目越来越多，地基处理技术也得到了快速发展。强夯法就是20世纪60年代发展起来的一种地基处理方法。强夯法又称动力固结法，就是将大吨位的重锤提升到一定的高度，使其自由下落，按特定的工艺对地基进行强力夯实，以达到加固地基的施工方法。强夯法具有施工方法简单，施工周期短，地基处理效果好和可大量节约地基处理费用等优点。
强夯法开始使用时仅用于加固砂土和碎石土地基，经过多年的应用和发展，已适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。目前采用强夯技术加固地基的方法，已广泛应用于工业及民用建筑、仓储工程、公路和铁路地基、飞机场跑道、码头及大型填海造地工程等。
1.工程概况
某工程为山地别墅建筑，建筑物呈台阶状分布，由于拟建场地存在两个山间洼地，根据建筑规划设计要求，山间洼地需采用素填土回填至每级台阶设计标高，场地处理后地基承载力特征值要求不小于150kPa，地基土变形模量不小于12MPa，地基承载力及变形模量检测需待强夯完毕14天后进行；场地交工面下0～80cm范围内的压实度系数不小于95％。
根据建筑物的规划设计要求，回填土面积达140000m2，回填土区域根据台地标高的不同划分为Q1～Q17共17个区（见图1），回填土的厚度为6m～21m不等（见图2），回填的土方由泥质粉砂岩的风化土石组成，为附近山体的开挖土，干~湿，结构松散，为场区地基的主要软土层，回填土面积达140000m2，其岩土性质达不到设计要求，需经过处理后才能作为建筑物的地基。
根据场地现状条件和承载力及变形要求，从地基处理的可行性、经济性、方便性和安全环保方面考虑，本场地的地基采用强夯法进行处理。
2.强夯工程设计参数的确定
2.1强夯法的有效加固深度
根据规范，强夯法的有效加固深度可按表1预估。
表1强夯法的有效加固深度（m）
单击夯击能（KN.m） 碎石土、砂土等粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性黄土等细颗粒土
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
根据以往的强夯工程施工经验和在同样土质下进行的强夯工程施工效果，结合本工程的实际情况，初步设计对于厚度6m以上的回填土采用4000KN.m能量进行强夯，6m以内的回填土采用3000KN.m能量进行强夯
根据表1及本工程回填土的岩土性质，4000KN.m能量有效加固深度为8.0～9.0m，采用分层填土，分层强夯的施工方法，填土厚度每层6～8m。
2.2试夯
在大面积强夯施工前，需在场地内选取具有代表性的场地进行试夯，以确保强夯效果，验证所用的强夯参数是否合理，确定合理的强夯施工参数。
根据本工程实际情况，在场地内选取了3个试夯区，试夯区为一块21.0m×21.0m的矩形，面积为441m2，回填土厚度为8m。根据以往施工经验，夯点矩形布置，间距选为3.5m，采用4000KN.m能量进行试夯。
试夯后，对试夯区进行了载荷试验，试验结果表明，强夯达到预期效果，采用4000KN.m的能量和3.5m×3.5m的点距是合理的。
2.3其他参数确定
（1）夯点的夯击次数
按照规范，夯点的夯击次数（即达到收锤标准的夯击次数）必须同时满足下列条件：
① 最后两击的平均夯沉量不大于100mm
② 夯坑周围地面不应发生过大的隆起。
③ 不应因夯坑过深而发生起锤困难。
按照上述收锤标准，根据现场试夯的结果，每个夯点的夯击次数为8～12击。
（2）夯击遍数
夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2—4遍，最后再以低能量满夯1遍，其目的是将松动的表层土夯实。对于渗透性弱的细粒土，必要时夯击次数可适当增加。
根据本工程回填土的岩土性质，夯击遍数选择为2遍夯击。
（3）两遍夯击间隔时间
两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于土中超孔隙水压力的消散，所以间隔时间取决于超孔隙水压力的消散时间。但土中超孔隙水压力的消散速率与土的类别、夯点间距等因素有关。对于渗透性好的砂土地基等，一般在数小时内即可消散完，但对渗透性差的粘性土地基，一般需要数周才能消散完。本工程回填土的渗透性较好，两遍夯击间隔时间为7天。
3.强夯施工
强夯施工工艺流程如下：
（1）清除场地杂草及垃圾、整平场地并测量场地标高；
（2）标出第一遍夯点位置，准确放线，以红胶袋裹土设夯点，位移误差小于5cm；
（3）起重机就位，使夯锤对准夯点位置，测量并记录夯前锤顶标高；
（4）将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量并记录锤顶标高，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；
（5）重复步骤3～4进行夯击，按收锤标准结合试夯结果完成一个点的夯击；
（6）重复步骤3与5，完成第一遍全部夯点的夯击；
（7）用推土机推填夯坑并整平场地，测量场地标高；
（8）在设计要求的时间间隔后，按上述步骤完成第二遍点夯，最后用1500KN.m低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地标高。
（9）满夯结束后，平整场地，采用重型压路机碾压六遍，并测量场地标高。保证交工工作面符合设计要求。
（10）对交工面以下0～80cm范围内的土层进行密实度检测，对于土层压实度小于95%的应进行重复碾压，直至达到设计要求为止。
4.强夯施工效果检测
为检验强夯效果和地基承载力是否满足设计要求，对强夯地基进行了平板载荷试验和轻型动力触探（N10）试验。
4.1平板载荷试验
载荷试验用于测试强夯处理后的地基极限承载力，共选取13个点进行压板静载试验，，要求试验最大荷载为300KN。
试验所用加载装置为压重平台反力装置。以压重平台装置作为载荷反力，将大于最大试验载荷的荷重在试验开始前一次性加上平台，试验时用油压千斤顶分级加载。采用面积1.00m2圆形刚性承压板对地基土作试验。沉降观测采用RS-JYB桩基静载分析仪。
根据荷载－沉降关系(p－s)曲线、沉降－时间关系(s－lgt)曲线分析，在试验荷载300KN作用下，p－s曲线均属缓变型，s－lgt曲线基本呈平行规则排列，尾支无明显下折；各试验点的沉泽量介于3．48mm～7．55mm之间，可确定其承裁力极限值均不小于150kpa：试验结果表明，强夯后的地基承载能力满足设计要求。
4.2轻型动力触探（N10）试验
本工程共选取8个轻型动力触探孔进行试验，根据广东省标准《广东省建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）中表4.4.3－6，可以通过触探击数确定粘性土承载力特征值的经验值。
N10 15 20 25 30
fak(kpa) 100 140 180 220
注：触探击数N10与fak关系需做内插求得。
通过对每个试验孔进行的触探试验的结果表明，修正后的击数范围值为45～150击，按照表2的数据，地基承载力满足fak>150kpa的要求。同时，实验结果说明，强夯后回填土的密实度达到密实状态。
5.结论
从分层强夯法在本工程地基处理的应用实践来，对于存在较厚填土的地基，用分层回填，分层强夯的施工方法是可行的，分层回填厚度宜为6～8m。同时，地基检测结果表明，采用分层强夯法在深层软弱地基处理中是有质量保证的，本工程别墅群已经投入使用2年，期间经过百年不遇的大暴雨，地基未出现沉降，这充分表明分层强夯法在处理深层软弱地基是很有效的一种方法。
参考文献
[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002），中华人民共和国建设部，2003，1
[2]广东省建筑地基基础设计规范（DBJ15-31-2003），2003，1
[3]杨少波，陈雪志，强夯法处理高填土地基，西部探矿工程，2004，9