孫殿武

（大連長興島臨港工業(yè)區(qū)公路管理段，遼寧大連116317）

強夯法在吹填土地基處理中的應用

孫殿武

（大連長興島臨港工業(yè)區(qū)公路管理段，遼寧大連116317）

以某場地地基處理為例，結合工程地質條件，采用強夯法對沖填土地基進行處理。通過試夯實驗來確定強夯施工參數(shù)，并以此進一步指導后續(xù)施工。其成果對強夯地基處理技術在吹填土地區(qū)的應用和推廣具有參考價值。

強夯法；吹填土；地基處理

1　概述

我國沿海灘涂幅員廣大，伴隨著近年來經濟建設的快速發(fā)展，圍海造地工程建設風起云涌。每年陸地面積擴展速度以數(shù)百上千平方米計，但吹填土地基處理技術的發(fā)展遠遠跟不上這一迅猛勢頭，吹填土土性也愈來愈復雜?？傮w上看，從吹填砂礫、粉砂和移山倒海土石料逐漸向細粒土方向發(fā)展。由此帶來的巖土工程問題也日趨復雜，技術含量也更高。目前處理軟弱地基的方法主要有強夯振沖碎石樁、砂樁等，而強夯法具有設備簡單、施工便捷、適應范圍廣、節(jié)省材料、降低投資、工期短等優(yōu)點，已被實踐證明是一種較好的、行之有效的地基處理方法。它常用來加固碎石土、砂石、土、粘性土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基，不僅能提高地基的強度并降低其壓縮性，而且還能改善其抵抗振動液化的能力和清除土的濕陷性，因此已廣泛應用于高等級公路軟弱地基的加固工程中。

1.1吹填土基本物理特性

吹填土又名沖填土，是在整治和疏通江河行道時，用挖泥船和泥漿泵把江河和港口底部的泥砂通過水力吹填而形成的沉積土。在吹填過程中，泥沙結構遭到破壞，以細小顆粒的形式緩慢沉積，因而具有塑性指數(shù)大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高壓縮性、滲透性小等特點。由吹填土構成的地基，強度很差，一般不能直接用于工程建設，需要進行地基處理。

吹填土一般具有容重小、孔隙比大、含水量高、強度極低的特點。這種松軟地基不經處理施工機械無法在其上通行。過去對這類土地一般需要擱置若干年，待其在自重作用下固結并在表面形成具有一定強度的硬殼層后，才能開始采用輕型機械進行軟土的加固處理。

吹填土物質組成及工程性質不均一，時間因素對其影響較大；含水量和孔隙比很大，重度小；塑性指數(shù)大，一般在15以上；強度很低，承載力很小，且靈敏度很高；壓縮性很高，沉降量很大；滲透性小，沉降速度慢。自重作用下吹填土獲得的固結比天然軟土大，也表明吹填軟土比天然軟土具有更大的欠固結特性、可壓縮特性。

1.2強夯法加固機理

強夯法是法國Menard技術公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。通常，它通過8t-30t的重錘（最重可達200 t）和8 m-20 m的落距（最高可達40 m），對地基土施加很大的沖擊能，其能量一般為500 kN·m～8 000 kN·m。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動應力，可提高地基土的強度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時夯擊能還可以提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。采用強夯法加固非飽和土是基于動力壓密的概念，即用沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙體積減小，土體變得更為密實，從而提高其強度。在土體形成的漫長過程中，由于各種非常復雜的風化過程，各種土顆粒的表面通常包裹著一層礦物和有機物的多種新化合物或膠體物質的凝膠，使土顆粒形成一定大小的團粒。這種團粒具有相對的水穩(wěn)性和一定的強度。而土顆粒周圍的孔隙被空氣和液體所充滿，即土體是由固相、液相和氣相三部分組成。在壓縮波能量的作用下，土顆粒相互靠攏，氣體部分首先被排出，顆粒進行重新排列，由天然的紊亂狀態(tài)進入穩(wěn)定狀態(tài)，孔隙大為減小。因此，可以認為對非飽和土的夯實變形主要是由于顆粒間的相對位移而引起的，也可以說，非飽和土的夯實過程，就是土中氣相被擠出的過程。

2　工程實例

2.1工程地質概況

某工程位于瓦房店市交流島鎮(zhèn)葫蘆山灣內大山村北側附近的渤海水域，地處遼東半島西南部，西南側瀕臨渤海灣。

場地內表層土主要為沖填土（灰褐色、灰黑色，主要由粉土、砂土、淤泥等組成，夾有少量粘性土及碎石，含有貝殼碎屑），厚度為0.5～2 m。

據勘探資料，巖土層的工程特性及分布規(guī)律如下：

（1）素填土：黃褐色，稍濕，松散，主要由粘性土、全風化巖及碎石等組成，碎石含量5%～50%左右，粒徑1～10 cm，回填時間3 a左右，鉆孔揭露厚度0～0.80 m，底板埋深0～0.80 m，底板標高8～8.8 m。

（2）沖填土：灰褐色、灰黑色，主要由粉土、砂土、淤泥等組成，夾有少量粘性土及碎石，含有貝殼碎屑，鉆孔揭露厚度0.90～5.50 m，底板埋深0.90～5.50 m，底板標高1.1～1.5 m。根據現(xiàn)場標準貫入試驗的統(tǒng)計結果顯示，變異系數(shù)δ=0.51＞0.40，變異性很高，表明沖填土不均勻， 未經處理，不宜作基礎持力層。

圖1　試驗段局部地質剖面圖

通過試夯后檢測結果，確定強夯法處理后該吹填土地基承載力及有效影響深度。

2.2施工方案

2.2.1試夯試驗

清除沖填土表層后回填深度1.5 m和2.0 m的石碴各造一處作為試夯區(qū)。

第一遍點夯為2 500 kN·m，最后兩擊沉降量≤50 mm，第三遍進行1 000 kN·m的滿夯，2擊/點，搭接1/4錘印，強夯布點為4.5 m×4.5 m（見圖2）。

圖2　強夯布點圖

強夯單點夯擊試驗：第一遍點夯2 500 kN·m、第二遍點夯2 500 kN·m、第三遍滿夯點夯1 000 kN·m。單點夯擊數(shù)及最后兩擊沉降量平均值應滿足設計的要求。

強夯群夯夯擊試驗：在夯前用10 m×10 m方格網測量場地高程，按照布點圖埋設3個觀測標點，按照單擊夯擊試驗確定的最佳夯擊數(shù)和夯間距設計確定的標準逐點夯擊，測量每夯點每夯擊一下的下沉量，每遍點夯完成后測量觀測點變形量，用鏟車平整壓實后，再用10 m×10 m方格網測量場地夯后標高，計算場地變形量，確定場地夯后的標高，與設計要求的標高相比較計算場地填挖方量。

試夯結果：

第一遍點夯，12～14擊/點，最后兩擊夯沉量≤100 mm，試夯深度在1.6～2.2 m。第二遍點夯，12～13擊/點，最后兩擊沉降量≤50 mm。夯沉深度在1.0 m～1.5 m之間。第三遍滿夯，在第一遍點夯時，夯沉在1.6～2.2 m深度時，地下水暴露，夯時，地下水四處飛濺。

2.2.2施工方法及順序

2.2.2.1點夯施工

強夯施工前，平整場地，平整度和表面硬度應滿足施工設備安全行走要求。同時，用全站儀向施工廠區(qū)內引測施工圖角點控制坐標，經監(jiān)理工程師驗核無誤后，再按施工圖布置夯點，并用顏色鮮明塑料袋標出各強夯點位置。

強夯機和夯錘就位后，要對夯錘的落距進行測量，施工時采取措施，使其在夯擊過程中落距始終保持不變，確保每擊均能達到設計單擊夯擊能，測量就位后的錘頂面標高和地面標高，將夯錘起吊至預定高度后自動脫鉤，夯錘夯擊地面，測量夯錘頂面標高，減去夯錘就位時的頂面標高即為第一擊的夯沉量，如此反復進行，直至滿足最后兩擊的夯沉量的設計控制標準，以及設計要求的夯擊數(shù)后，停止夯擊，進行移位。如若夯坑周圍出現(xiàn)大面積隆起時，查明隆起原因，嚴重隆起應及時換填，再進行施工，如此反復進行，直至滿足最后兩擊的夯沉量的設計控制標準，以及設計要求的強夯擊數(shù)后，停止夯擊，進行移位。當夯坑內出現(xiàn)積水時，應及時排水。若積水較少，回填石料，如此反復進行，直至滿足最后兩擊的夯沉量的設計控制標準，以及設計要求的強夯擊數(shù)后，停止夯擊，進行移位。移位時，應先將夯錘起吊一定高度，使錘底與夯坑底面脫離，但不能離開夯坑，夯機后退一定距離，再起吊夯錘，靠慣性使錘移動到下一夯點，此時應立即脫鉤，隨時調整主機位置，使夯擊的吊桿、門架和夯錘保持最合理的受力形式狀態(tài)，再起吊夯錘，進行夯點施工；重復上述步驟，直至所有點夯的夯點全部完成。

2.2.2.2強夯工藝流程

夯前檢測→場地平整→測量放線→第一遍點夯→場地平整→測量放線→第二遍點夯→場地平整→第三遍點夯→場地平整→滿夯→場地平整→測量標高→夯后檢測。

2.3試夯結果

經對靜力載荷實驗結果的綜合分析，強夯場地表面承載力特征值不小于150 kPa。經過超重型動力觸探與標貫試驗結果綜合分析，在4.5 m以上，強夯效果加固明顯，在4.5 m以下加固效果不明顯。因此該方案強夯有效影響深度為4.5 m。

動力觸探及標貫試驗結果如表1所列。

表1　動力觸探及標貫試驗結果一覽表

3　結語

通過對強夯技術加固地基的分析，結合工程實例，可以說明強夯加固法是一種非常好的地基處理方法，尤其是相對于傳統(tǒng)的地基處理方法，具有較大的經濟技術效益。據不完全統(tǒng)計，強夯法的造價為擠密碎石樁的65%，為混凝土灌注樁的50%，而且還具有施工進度快的特點，由此帶來的工期縮短，項目提前運行，將產生十分顯著的經濟效益與社會效益。

TU472.3+1

B

1009-7716（2015）05-0139-03

2015-01-27

孫殿武（1971-），男，遼寧瓦房店人，工程師，工程科科長，從事工程項目管理工作。