强夯法在软土地基处理中的应用探讨

1 引言

软土地基分布广泛，主要存在于沿海、港口、河口等地带，由于承载力小、沉降量大、存在液化风险等原因，软土地基对工程建设存在巨大威胁（Medium, 2004）3. 强夯法作为一种性能优越的土体加固方法而得到广泛应用，在强夯作用下地基结构被破坏，土体重新压密，使得地基的承载力和变形模量得到提高。现场监测表明，强夯处理后的软土的无排水抗剪强度、压缩模量和承载力分别提高约 75% ， 89% 和 58% 。

然而，传统强夯在含水率高、透水性差的软土地基（例如：吹填淤泥）区加固效果不佳，只有在结合排水改良措施之后才会有较好效果。本研究以某聚烯烃新材料项目为案例背景，鉴于回填区和吹填区不同的工程条件，提出采用真空井点降水—扰动泌水—预夯—点夯的联合施工法，辅以全过程监理和检测控制手段，通过实际测量数据证明该施工方案的可行性和达到的加固效果，并总结其推广应用价值。

2 软土地基强夯处理的工程实践与技术分析

2.1 工程概况与地质条件

本工程位于沿海工业区，属于高端聚烯烃新材料项目建设场地，项目全场总占地约 300万㎡，强夯处理区域分为A、B、C、三块，总处理面积超过200 万㎡，其中：A 区为汽运回填场地，地基土压实度较大；B、C 区为海上吹填形成，土体含水量大、孔隙比大、结构较松散。

A 区以中粗砂夹粉质黏土为主，含泥量较小，天然地基承载力略大于吹填区；B 区、C区以淤泥质粉砂、粉质黏土、饱和细砂为主，含水量一般在 35%～50% 之间，且有部分地区groundwater 临近地表或呈自由水状态，受潮汐影响较大，所以该部分地基土的抗剪强度小、压缩性大。

按照设计，经强夯处理后的地基需满足以下要求：

地基承载力特征值 fak ≥160kPa ；

地基变形模量 Es≥10MPa ；

有效加固深度 ≥7m ；

表层沉降量控制在设计容许值以内，无夯坑积水长期滞留。

按照承载力、沉降量控制要求，并结合各分区地质情况制定不同的强夯参数及施工工艺，才能同时满足工程质量、工期的要求。

2.2 强夯施工工艺与参数选择

2.2.1 施工工艺流程

按照先降水、后夯击、分区推进、分层检测的程序进行施工。典型的工艺流程为：

场地平整：清除非作业主要的地上障碍物，平整施工平台，满足夯机行走的要求。

采取降水措施：A 区采用真空井点降水，将地下水位降至设计深度之下；B 区、C 区因为土体渗透性较差，所以先使用水上挖机扰乱表层土并泌水，以降低含水量。

预夯：用较小夯能 预压，使地基表层先期稳定。

点夯：利用高能量集中夯击，破坏原状结构，并挤密深层土体。

满夯：用较小的夯能，将全场遍夯一遍，以消除点夯之间存在的应力盲区待夯后静置 7～14d ，待土体固结后再做承载力和变形模量检测。

2.2.2 主要施工参数

点夯能量为 4000kN·m（落距 10m ，夯锤重 40t），满夯能量为 1500kN⋅m, 。根据现场检测情况及工程师建议，部分高含水区域可将点夯能量调低到 3000kN⋅m 以避免超量扰动及夯坑涌水现象的发生。

按照A 区 5.0m×5.0m 方格布置夯点，B、C 区加密到 4.0m×4.0m ，采用梅花形错位布点，避开夯击盲区。

收锤标准通常规定最后 2 击平均沉降量须小于等于 100 毫米，而在 B、C 两区部分饱和粉质黏土段可放宽到小于等于150 毫米，但需经过专家论证并适当增加补夯。

2.2.3 差异化施工措施

A 区（回填区）地基排水条件较好，可按照设计参数严格施工，降水系统工作稳定，夯坑内基本无积水，易于控制质量。

B/C 区(吹填高含水区)地基透水性差、含水量大，降水效果有限，增加扰动泌水、预夯，可有效缩短高含水软弱层的固结时间；并且布点加密、夯击次数增加，以满足加固深度和均匀性要求。

采取以上针对性措施后，在不同的地质条件下都能达到提高地基承载力和变形模量的目的，满足了加固效果达到设计要求及规范的要求，同时还考虑到了施工效率和成本控制的问题。

2.3 施工质量监理与检测方法

为了满足设计规范要求，强化夯击质量，监理人员对整个施工过程进行旁站监理并分阶段验收，同时采用检测设备，现场取样等手段获取数据，进行分析比对。此外，还必须遵循质量控制的事前预控，事中监督，事后验证的原则。

（1）事前预控

施工前，监理工程师应对强夯施工组织设计、施工参数、夯机性能和检测仪器进行审核确认，满足设备能力与设计要求一致；本研究对降水系统、测量控制网、施工平台等进行检

查验收，以满足强夯作业的安全和精度要求。

（2）过程监督

在整个强夯过程中，监理人员需做好如下记录：夯点编号、夯击遍数、夯锤落距、夯坑深度、单击沉降量、收锤沉降值，并利用现场检测仪器进行实时监测，避免出现夯击过度或夯击不足的现象。同时记录地下水位和夯坑内积水情况，必要时对施工参数进行调整，在特殊区域（例如B、C 区高含水区）则要控制好夯击节奏以及间歇时间，不可使土体过分扰动。

（3）事后验证

当夯击完毕后，各分区现场需做静置养护处理，在养护期时由监理单位进行沉降观测及场地巡查工作，避免发生夯坑塌陷或二次积水的问题。养护结束后进行平板载荷试验、十字板剪切试验、地基变形模量测试等检测工作，检测频率不得小于每 5000 ㎡取1 点，并将试验结果与设计指标相比较。

（4）质量评定标准检测结果需满足以下要求：

A 区：地基承载力特征值 fak≥160kPa ，B、C 区：地基承载力特征值 fak≥135kPa。

A 区：地基变形模量 Es≥10MPa，B、C 区：Es≥8MPa。

沉降值、不均匀沉降均满足规范要求。

表层无明显松软区及夯坑内有积水现象。 监理方根据检测结果和施工记录编写《强夯施工质量评定报告》，作为竣工验收的依据。

2.4 加固效果与结果分析

（1）检测结果汇总

工程竣工检测数据反映的情况是：A 区经过强夯处理后的地基承载力特征值大多在 170～ 190kPa 之间，地基变形模量为 10～15MPa ；B、C 两区虽然原土较松散、含水量大，但是经过扰动泌水、预夯和加密布点等手段处理后其承载力也能达到 135～175kPa ,变形模量为 8～ 15MPa 。

（2）差异化效果分析

A 区：该区域回填土密实度高、排水条件好，故而强夯加固效率高，施工周期短，沉降曲线较平缓。

(B/C)原地基透水性差，含水率大，处理初期沉降量大，经过预夯和加密夯击后沉降趋于稳定，最终达到承载力及变形模量的要求。

D 区采取混合式施工法，其夯击能量和布点密度均处于A 区和B/C 区之间，因此加固效果较为稳定，也比较均匀。

（3）施工参数与效果关系

通过分析施工参数和检测数据可以看出，高夯能量 4000kN⋅m )对深层密实效果较好，但当高含水软土中进行施工时，还需降水以及预夯等措施来达到提高地基强度的作用，否则很容易造成土体的过度扰动及夯坑涌水的现象；加密布点、适当延长养护期有利于提高加固区的均匀性，减小后期沉降量。

（4）综合评估

结合检测数据分析和施工记录数据可知，本工程强夯加固后地基承载力平均提高幅度大于 50% ，地基变形模量提高幅度大于 40% ，差异化工法的运用有效的解决了吹填高含水土的加固难题，适合于大面积软土地基的大范围处理，且成本相对较低，是适合该类地质情况下的大型工业项目的好办法。

结论

本研究以高端聚烯烃新材料项目软土地基强夯处理工程为背景，详细分析了不同地质条件下的地质勘察方案和强夯施工参数选择、施工效果的差异，并以A、B、C、三个分区为对象，分别从地质特征、施工工艺、加固效果三个方面进行了比较分析，得出如下结论：

强夯法是利用强大的夯击能量对地基进行处理的方法，其特点是设备简单、施工方便、加固效果好、适用范围广，对于大面积的软土地基处理有非常不错的效果。 通过合理选择夯能、布点间距及施工顺序，经强夯处理后的地基承载力特征值提高幅度均在 50% 以上、地基变形模量提高幅度也在 40% 以上，满足了设计规范要求。

针对回填区（A 区）可采用标准参数快速施工；针对吹填高含水区（B、C 区），通过增加扰动泌水和预夯工序、加密布点及适当加大夯能的方式，能有效地改善土体的固结状况，保证加固的深度和均匀性。

高夯能(4000kN·m)深层加固效果好，但在饱和软土中需与降水、预夯相结合，并辅以封闭冒浆等方法，以避免土体扰动过大及出现涌水现象。现场检测和专家论证才能使各项参数得到动态调整，才能保证加固质量。

参考文献

[1]Evaluating the Influence of Dynamic Compaction on Soft Soil Foundations Based on CPTu Testing[C]. ASCE, 2021. ascelibrary.org

[2]降低地下水位和预处理措施对强夯加固软弱地基土效果的影响[J]. 岩土工程学报,2024. cgejournal.com

[3]Foundations on Soft Soil: Challenges and Solutions[EB/OL]. Medium, 2004. Medium