張志紅　熊華輝

摘 要：隨著越來越廣泛的應用，有關強夯加固機理獲得了國內(nèi)外有關專家學者的高度重視和研究，本文探討了強夯法的加固機理與設計步驟，并簡要分析了在處理軟土地基的幾種強夯技術。

關鍵詞：強夯法 軟土地基 加固

強夯技術起源于古老的夯實方法，是在重錘夯實法的基礎上發(fā)展起來的，但又是在原理、加固效果、適用范圍和施工工藝與重錘夯實法迥然不同的一項近代地基處理新技術。在國際上稱動力固結法或動力壓實法，這種方法是反復將很重的錘提到一定高度使其自由落下給地基以沖擊和振動能量進行強力夯實，從而提高地基的強度并降低其壓縮性，改善地基性能。

1.強夯法加固機理

強夯加固地基是借助于夯錘對地基土施加的沖擊荷載，使一定范圍內(nèi)的地

基土體發(fā)生動力反應，由于地基土明顯的非彈性性質(zhì)，經(jīng)動力反應后一定范圍

內(nèi)地基土的工程性質(zhì)發(fā)生一定程度的改變，即地基土得以加固。目前普遍認同的觀點有動力固結理論和波動法理論，動力固結理論認為強夯法加固地基有三種明顯不同的階段。第一，加密作用，指空氣或氣體的排出;第二，固結作用，反映了水或流體的排出;第三，預加變形作用，指各種顆粒成份在結構上的重新排列，還包括顆粒組構或形態(tài)的變化。波場理論假設地基為彈性半空間連續(xù)介質(zhì)，在表面荷載巨大沖擊力的作用下，質(zhì)點在連續(xù)介質(zhì)內(nèi)振動，其振動能量又引起周圍介質(zhì)的振動。振動在介質(zhì)內(nèi)的傳播過程形成波。震源(夯錘)處釋放的巨大能量，以波的形式從震源向四周傳播。

2.強夯設計步驟

到目前為止對于強夯設計沒有公認和成熟的設計計算方法。常規(guī)的做法大多是根據(jù)土質(zhì)情況按經(jīng)驗進行設計，再根據(jù)試夯結果加以調(diào)整，具體分以下幾步:

(l)首先查明場地地質(zhì)情況(用鉆探或原位測試方法)和周圍環(huán)境影響，以及工程規(guī)模特征及重要性:

(2)根據(jù)己查明的資料、加固用途及承載力與變形要求，初步計算夯擊能量，確定加固深度，然后選擇必要的錘重、落距、夯間距、夯擊數(shù)等;

(3)根據(jù)己確定的施工參數(shù)，制訂施工計劃和進行強夯布點設計及施工要求的說明。

(4)施工前進行試夯，并進行加固效果的檢驗測試(旁壓儀、靜力觸探、標貫、十字板剪切試驗和波速等原位測試以及鉆探取樣試驗等)，通過對加固效果測試資料的分析，確定是否需要修改原強夯設計方案。

3.強夯法加固軟土地基的技術

目前我國沿海地區(qū)是建設項目熱點地區(qū)，如石化項目多數(shù)設置在沿海地區(qū)，而沿海地區(qū)多數(shù)為軟土地基，一般處理軟土地基的方法有直接采用樁基、擠密碎石樁、深層攪拌樁、粉噴樁及真空預壓、堆載預壓、塑料插板等，主要有以下幾種:

3.1擠密碎石樁法加強夯

擠密樁法就是在土基中成孔后,在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料,搗實而成直徑較大的樁體,利用橫向擠密作用,使地基土顆粒擠密,孔隙減小,從而提高地基承載力,減小地基土的變形。若孔中灌砂,形成砂樁,可有效防止砂土基底的振動液化,適用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通黏性土;如果孔中填石灰,利用生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用,可以改善原地基土的性質(zhì),促使樁體硬化,減小因周圍土的蠕變所引起的側向位移,適用于處理擠密軟土地層。

3.2 砂樁法加強夯

砂樁法適用于松砂、雜填土多的地段。江北大部分土質(zhì)為砂性土,所以此種方法非常適用,孔中灌砂,即形成砂樁,砂樁的作用是將地基土擠緊,并與地基組成復合地基,并徑較大,間距較小?？捎行У胤乐股巴粱椎恼駝右夯?。

砂樁在飽和軟土中只起豎向排水作用，因此其總體加密效果比擠密碎石樁加強夯效果要低些，一般可作為大面積廠區(qū)地基預處理方案。經(jīng)過處理后可作為一般建筑、廠房、道路簡單設備地基，對于高重設備則需通過驗算，必要時還應輔以設備樁基。既便是采用部分樁基也比在飽和軟土中直接采用樁基要經(jīng)濟得多，因為此時地基性狀經(jīng)處理后明顯改善，樁側阻力大大提高。消除了濕陷性、液化對樁基承載力的影響，再考慮樁—土共同作用，總體效果更好。

3.3 粉噴樁加強夯

粉噴樁處理是以水泥作為固化劑,利用深層攪拌機械將水泥與原位軟土進行強制攪拌、壓縮,并吸收周圍水分,經(jīng)過一系列物理化學作用生成一種特殊的具有較高強度、較好變形特征和水穩(wěn)性的混合柱狀體,它對提高軟土地基承載能力、減少地基的沉降量及保證橋頭高填土路基穩(wěn)定性具有明顯的效果。

粉噴樁施工步驟為:一是深層攪拌機械就位;二是預攪下沉(至設計標高);三是攪拌提升,同時噴干水泥粉至地面以下0.5 m處(設計樁頂);四是在樁上部的5 m范圍內(nèi)重復攪拌一次(1/3～1/2),樁長、樁上部強度要求較高;五是重復攪拌提升,直到離地面0.5 m處,上部回填5%的灰土(或水泥土)并壓實;六是關閉攪拌機械移位至下一樁位。

3.4 真空堆載預壓加強夯

采用真空或堆載預壓處理軟基的較多。該工藝相對直接采用樁基等方案造價低，但是周期很長，一般需要近一年甚至更長，且加固效果僅能達到80一IO0kPa。根據(jù)預壓s一t曲線分析發(fā)現(xiàn)，一般情況下堆載預壓沉降量在最初的3個月發(fā)生最多，約占30%一50%，如果工期要求特別緊迫，此前可在軟基中設置袋裝砂井，在地表鋪設一定厚度的碎石土，既有利于形成橫向排水通道，又便于施工機具行走，然后就可以采用小能量強夯加固硬殼層，消除軟基的其余部分沉降。經(jīng)這一綜合工藝處理后，地基承載力可達到80一130kPa，一般可作為大面積廠區(qū)的一般建筑、廠房、道路、簡單設備地基。其特點是比真空或堆載預壓工期大大縮短，加固效果更高，費用增加不多，同時可通過真空預壓的插板間距和堆載預壓的袋裝砂井間距調(diào)整來綜合考慮成本。

4.小結

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，對難度大的地基問題，用己有加固方法中的任何一種去解決是不可能的，較好的辦法是綜合處理，亦即聯(lián)合應用幾種加固方法去處理。例如，對飽和度較高的淤泥和淤泥質(zhì)土采用強夯法加袋裝砂井或塑料排水帶進行綜合處理:或用強夯置換法處理。各種綜合處理方法的應用，將進一步擴大強夯法的適用土類?！?/p>

參考文獻：

[1]金宗川，汪穩(wěn)等.碎石土地基強夯效果差異性分析.地基處理，1997，VOI.8(3):15一20.