地基强夯施工的探讨

[摘要]：以阳江核电二期办公楼施工为例，介绍强夯施工中应注意的问题，确保地基满足设计和规范要求。

[关键词]：地基 强夯 试夯 承载力

引言：

强夯法常用来加固碎石土、砂土、杂填土、粘性土、湿陷性黄土等各类地基土。由于该法具有设备简单、施工速度快、效果显著和经济的优点，目前强夯法处理地基受到各国工程界的重视并被迅速推广，取得较大的经济效益和社会效益。

1.工程概况

阳江核电现场二期办公楼工程区域自然地面标高为珠基17.2～28.5米，厂区场地设计标高为珠基29.8米。办公楼及附近道路布置于回填区域。回填土最大厚度达13.0米。原有自然地面有残积砾质粘性土或坡积粉质粘性土，且土层厚度较薄，残积砾质粘性土的承载力特征值达300KPa， 坡积粉质粘性土的承载力特征值达180KPa。填土层主要由粘性土及碎石块石（花岗岩质，直径2～40cm）组成，石占35%～95%不等，湿～稍湿且松散。

2.强夯主要施工方法

2.1.处理后地基设计要求

处理后地基承载力特征值大于等于200 KPa；

压缩模量大于等于10MPa；

有效影响深度最深为10.0m；

2.2.主要设计技术参数

2.2.1.填土厚度1.5～4.0 m

①一遍点夯一遍满夯；

②夯点间距：点距3m，梅花形布点；

③点夯能量级为1500KN.m，每点夯击次数8～15击；

④满夯能量级为800～1000 KN.m，每点夯击次数不少于2击，搭接面积不小于30%；

2.2.2.填土厚度4.0～7.0 m

①两遍点夯一遍满夯；

②夯点间距：第一遍5m×5m，正方形布置，第二遍内插；

③点夯能量级为2000～2500KN.m，每点夯击次数8～15击；

④满夯能量级为800～1000 KN.m，每点夯击次数为2击，搭接面积不小于30%；

2.2.3. 填土厚度大于等于7.0 m区域

①两遍点夯一遍满夯；

②夯点间距：第一遍5m×5m，正方形布置，第二遍内插；

③点夯能量级为3000KN.m，每点夯击次数8～15击；

④满夯能量级为800～1000 KN.m，每点夯击次数为2击，搭接面积不小于30%；

2.2.4. 点夯收锤标准

点夯施工时收锤标准：点击最后两击的平均夯沉量小于50mm；

2.2.5. 强夯机具设备的选择

强夯施工机械采用带有自动脱钩装置的50吨履带式起重机（带摩擦离合器）。在其臂杆端部设置辅助门架，以防止落锤时机架倾覆。

强夯锤用厚钢板作外壳，内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土。点夯采用有一个中间排气孔（孔径400mm）的17t铸钢圆锤，其底面形式采用圆形，呈上大下小的倒锥台形。满夯采用13t铸钢圆锤，锤的底面对称设置4个与其顶面贯通的排气孔，孔径取300mm，以利空气迅速排走，减小起锤时，锤底与土面间形成真空产生的强吸附力和夯锤下落时的空气阻力，以保证夯击能的有效性。

2.3. 主要施工工艺流程

平整场地→测量高程→设点定位→工艺性试夯→第一遍点夯→推平夯坑、平整场地→第二遍点夯→推平夯坑、平整场地→满夯→交工面测量→质量检测

2.4.对周边建筑物保护措施

2.4.1. 防飞石处理

强夯施工方法为重锤夯击地面，施工时重锤下落到地面时会有部分土、石飞溅四周，影响四周安全，现场操作人员，必须带好安全帽，夯锤起吊后，地面操作人员应迅速撤至安全距离（特指距离夯点30米以外的区域）以外，并在夯锤落下后密切观察飞石走向，以免夯击时伤人。非强夯施工人员不得进入正在施工的夯点30m范围内。

2.4.2. 防震措施

在强夯的施工过程中会产生一定的地震波，对周围造成一定的影响，根据现场实际和强夯施工经验，对夯点30m以外可以不采取隔震措施；本工程主要针对靠近拟建办公楼的发电机房进行防震。根据现场地质情况，靠近此区域填土较薄，在此区域采用挖防震沟和在保证强夯质量的前提下采取低能量多击的措施降低强夯的震动损坏。

2.5. 试夯

试夯是在任何一级强夯能量作业前必须进行的一项工作，其目的是通过现场各级强夯能量在各个不同区域的施工参数和施工工艺，校正强夯设计方案，为最后确定各个区域各级能量强夯提供依据。夯点间距的取值和布置形式是强夯施工技术参数非常关键的一环。锤重与落距是影响夯击能和加固深度的重要因素，它直接决定每一击的夯击能量。

试夯的位置和能量级根据设计人员的选定，在施工区域选取20m×20m间距。共25个夯点的试夯面积进行试夯。强夯的遍数、击数、夯沉量、收锤标准及场地夯击的效果检查，按照设计和规范要求进行。

根据规范要求，当强夯结束一周后，进行强夯质量检测，一般采用平板荷载试验和瑞雷波试验，根据检测结果并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

2.6. 点夯

2.6.1. 施工参数

根据试夯确定的施工参数和控制标准进行正式强夯作业。根据试夯检测结果确定具体施工参数，填土厚度小于7.0m区域：①点夯能级： 2500KN.m；②击数：8～15击；③夯点间距：第一遍5m×5m，正方形布置，第二遍内插；④夯基间歇：因本场地含石占35%～95%，且含水量低，可连续夯击，两遍点夯之间可不间歇；⑤收锤标准：最后两击的平均夯沉量小于50mm。填土厚度大于等于7.0m区域：①点夯能级： 3000KN.m；②击数：8～15击；③夯点间距：第一遍5m×5m，正方形布置，第二遍内插；④夯击间歇：因本场地含石占35%～95%，且含水量低，可连续夯击，两遍点夯之间可不间歇；⑤收锤标准：最后两击的平均夯沉量小于50mm。

强夯法处理地基技术参数中，夯点间距的取值和布置形式是强夯施工技术参数非常关键的一环。锤重与落距是影响夯击能和加固深度的重要因素，它直接决定每一击的夯击能量。

在相同的夯击能下，采用重锤低落距较轻锤高落距在相同深度处的物理性质指标平均值均大。重锤低落距较轻锤高落距处理地基土时，前者的物理力学指标提高明显，这是因为当重锤接触到土体时，虽然瞬时速度较小但因为锤体质量大，按照惯性理论，质量大的物体速度减小相对较慢，故土体受振的持续时间长，土体内的孔隙水压力因有足够时间消散，而使颗粒骨架较易发生改变，故相应的每击夯沉量大，压密程度相对要高。再者，在强夯过程中，土体表面较浅范围易形成硬壳，该层消耗能量较多，重锤低落时可利用该层自身的特性减少该层的产生，这也是加固效果好的一个重要原因

夯击能量和遍数确定要结合现场实际情况，并非夯击能量越高、击数越多越好。第一遍夯击应控制最后一击沉降符合设计要求且不使周边土隆起，不因夯坑过深而提锤困难，否则应调整夯击能量和击数；后面的各遍夯击不能破坏前面的成果，能量能够有效吸收为准。

2.6.2. 平整场地、夯点测设

使用挖掘机平整场地，主要平整场地的高差，清理平整，对场地内一部分坑洼地段进行填平，确保机械行走。

在室内根据强夯夯点布置图在电脑中点出强夯点控制点坐标，然后用全站仪测定强夯区域内的夯点控制点，使用钢卷尺测放夯点，夯点中心用明显标志以标明位置。

2.6.3. 点夯施工测量、记录及夯坑回填

在强夯之前须测量每个夯点的起始夯面高程、每一击夯沉量以及每遍最终夯沉量。测量应使用校核好的水准仪，同一夯点每阵夯沉量的测量仪器应架设在相同的位置高程，并认真做好点夯施工记录。点夯完成后，用推挖机整平场地，回填可在强夯完成一定面积时即可开始，这样可以及时回填夯坑，不至于回填夯坑不及时而影响后续的施工。

2.7.满夯

平整场地后，测设出满夯区域的边界，强夯机械就位，沿某一边界退行，将其能触及的约12～13m宽的条带状范围内的区域一一夯击。注重过程检验：在每遍夯击之前，要进行复线，确保不发生漏夯现象；要重点检查锤重和落距，确保单击夯击能符合设计要求。

2.8. 强夯检测

本工程在施工完成后，委托第三方进行了瑞雷波试验、圆锥重型动力触探试验及平板荷载试验。

瑞雷波试验

本工程所测2个点位的夯前和夯后对比资料显示，在加固深度范围内土体的瑞雷波波速值有明显增加，其中R1点由加固前的164m/s增加到了247m/s；R2点由加固前的176m/s增加到了259m/s。可见强夯加固处理效果明显。

本场地所测7个点位的夯后承载力特征值为207～231KPa，地基加固深度为10.1～10.9m，符合设计要求。

圆锥重型动力触探试验

对该场地内3个重型动力触探试验点，分层统计，根据《岩土工程试验监测手册》，重型动力触探击数大于8击，承载力特征值大于200KPa，满足设计要求。

2.8.3. 平板荷载试验

在该场地内7个平板荷载试验点加荷各级均能在120分钟内达到稳定标准，Q～s曲线较平稳，沉降较均匀，无明显陡降点，7个试验点地基承载力特征值均大于200KPa，均能满足设计要求。

压缩模量为27.2～31.6MPa，符合设计要求的压缩模量大于等于10MPa。

3.结语

阳江核电前期工程中的众多地基处理均采用强夯，满足了设计和验收规范要求。强夯施工后的沉降监测均能满足使用要求。强夯地基施工应注重理论与实践经验相结合，某地的成功经验不等于用在其它地区也能成功，一定要结合基地情况认真进行理论分析，提出科学的设计方案。

强夯地基施工强调过程控制，强调用经验来指导施工，切忌忽视过程技术数据，只看最终检测结果的情况发生。

加强强夯施工完成后的监测，对工程施工全过程一定要定期沉降监测，做好监测记录。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家标准.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）.中国建筑工业出版社.2002年.

[2]《建筑施工手册》（第四版）.中国建筑工业出版社.2003年.

[3] 中华人民共和国国家标准.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）. 中国建筑工业出版社.2002年.

[4]林宗元，《岩土工程试验监测手册》，中国建筑工业出版社.2005年10月