貴州建工集團(tuán)第二建筑工程有限責(zé)任公司 貴陽(yáng) 550007

1 工程概況

貴州師范大學(xué)花溪校區(qū)建設(shè)工程一期會(huì)議中心、禮堂工程應(yīng)用了地基強(qiáng)夯施工，采用雜填土填筑。該場(chǎng)地具有高壓縮性，場(chǎng)地均勻性差、力學(xué)性質(zhì)差、強(qiáng)度低、后期不均勻沉降嚴(yán)重，屬不良地基土。為了提高地基土的壓縮模量，減少地基后期不均勻沉降，需對(duì)回填土區(qū)域進(jìn)行地基強(qiáng)夯處理，強(qiáng)夯處理面積18 000 m2。會(huì)議中心及禮堂區(qū)為回填區(qū)，回填并經(jīng)整平后，場(chǎng)坪高程為1 169 m、1 167 m、1 166 m、1 164 m、1 163 m、1 161 m。強(qiáng)夯處理地基范圍每邊超出建筑外緣的寬度不小于5 m。經(jīng)鉆探揭露，擬建物周邊已全部回填，回填區(qū)域很大，場(chǎng)地周邊填方高程在1 163～1 169 m之間，擬建物處于填方區(qū)域的中部，建筑邊線以外不存在填方邊坡，場(chǎng)內(nèi)存在最大高度為6 m的填方邊坡。根據(jù)本工程現(xiàn)場(chǎng)施工面積較大的特點(diǎn)，我公司根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)不同施工要求劃分為若干個(gè)施工小區(qū)，進(jìn)行分片、分組管理[1,2]。

2 強(qiáng)夯置換法工法特點(diǎn)

本工程地基處理要求為：采用強(qiáng)夯對(duì)雜填土（主要為不均勻碎石，厚2～20 m）進(jìn)行強(qiáng)夯處理；強(qiáng)夯應(yīng)按照《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》（CECS 279—2010）要求執(zhí)行；地基設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)；強(qiáng)夯布點(diǎn)間距建議采用6 m梅花形布置且滿足規(guī)范。

根據(jù)以上工程要求，擬采用強(qiáng)夯置換法，該工法具有以下特點(diǎn)[3]：

1）適用范圍廣，可處理的地基土類型廣泛；

2）加固地基效果顯著，強(qiáng)夯加固后可立即投入使用；

3）投入設(shè)備少、施工簡(jiǎn)便、加固費(fèi)用低，更適用于大規(guī)模地基加固；

4）可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)需要，在原地面上選擇加固范圍，具有直觀性和靈活性；

5）對(duì)地基土及周圍環(huán)境不產(chǎn)生任何化學(xué)污染。

3 工藝原理與工藝流程

強(qiáng)夯置換法是用幾噸或幾十噸的重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，這種強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波（其中體積波起主導(dǎo)作用，包括縱波和橫波）和動(dòng)應(yīng)力[4]。從夯擊點(diǎn)發(fā)出的縱波和橫波向地基縱深方向傳播，使地基土經(jīng)歷孔隙壓縮、局部液化、可變滲透（動(dòng)力排水）和時(shí)效觸變恢復(fù)等幾個(gè)階段，使原地基土壓縮，形成夯孔（圖1）。

施工工藝流程：施工準(zhǔn)備（進(jìn)場(chǎng)）→施工放線、定位→試夯→點(diǎn)夯→夯坑推平→測(cè)量標(biāo)高→滿夯→檢測(cè)→退場(chǎng)。

4 操作要點(diǎn)

4.1 設(shè)計(jì)方案的初定及地質(zhì)周邊環(huán)境條件的調(diào)查

4.1.1 預(yù)定地基加固目標(biāo)

根據(jù)擬建的建（構(gòu)）筑物荷載的情況，預(yù)定地基加固的目標(biāo)，如擬加固的土層、強(qiáng)夯置換體的深度、加固后強(qiáng)夯置換體和強(qiáng)夯置換復(fù)合地基土應(yīng)達(dá)到的物理力學(xué)性質(zhì)相關(guān)指標(biāo)等。

4.1.2 地基條件、周邊環(huán)境調(diào)查

1）夯前巖土工程勘察，對(duì)擬進(jìn)行強(qiáng)夯置換區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，了解場(chǎng)地詳細(xì)的地質(zhì)情況，了解場(chǎng)地的土層是否適合強(qiáng)夯置換加固處理，了解擬加固土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，以便確定強(qiáng)夯置換方案和對(duì)比夯前、夯后的加固效果。

2）對(duì)擬進(jìn)行強(qiáng)夯置換區(qū)域周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查。由于強(qiáng)夯置換施工過(guò)程會(huì)引起地表振動(dòng)，并產(chǎn)生噪聲。因此必須對(duì)周邊環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查，以了解該場(chǎng)地是否適宜采用強(qiáng)夯置換加固處理或者是否需要采取隔振、防振或其他措施。

3）核實(shí)強(qiáng)夯區(qū)域和周邊是否有地下管道和軍用電纜等。若有則要做相關(guān)的預(yù)防處理措施（一般做法是開挖減振溝，溝的尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定）。

4.2 強(qiáng)夯置換設(shè)計(jì)

根據(jù)預(yù)定地基加固目標(biāo)和場(chǎng)地地基條件進(jìn)行強(qiáng)夯置換設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：強(qiáng)夯置換碎（塊）石墩體深度、夯擊能、夯擊次數(shù)、夯擊循環(huán)數(shù)、間隔時(shí)間、夯擊點(diǎn)布置和處理范圍。這些參數(shù)都是根據(jù)規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)初步選定，通過(guò)試夯或試驗(yàn)性施工進(jìn)行驗(yàn)證并經(jīng)必要的修改調(diào)整，最后確定適合現(xiàn)場(chǎng)地基條件的設(shè)計(jì)參數(shù)。

工程技術(shù)要求：建議采用強(qiáng)夯能級(jí)3 000 kN·m，其中點(diǎn)夯能級(jí)3 000 kN·m，滿夯能級(jí)為1 000 kN·m，施工遍數(shù)為一遍點(diǎn)夯一遍滿夯，夯擊數(shù)為點(diǎn)夯5～7擊，滿夯1～2擊，布點(diǎn)形式為6.0 m×6.0 m布置，夯錘質(zhì)量為20～25 t。

夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯2～3遍，對(duì)于滲透性較差的細(xì)顆粒土，必要時(shí)可適當(dāng)增加夯擊遍數(shù)。最后再以低能量滿夯2遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印搭接。

強(qiáng)夯置換布點(diǎn)形式應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)形狀和寬度采用正方形、梅花形或等邊三角形布置（圖2）。置換墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定。

圖2 布點(diǎn)形式

4.3 試夯

在大面積施工之前，首先應(yīng)確定試夯方案，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行夯擊試驗(yàn)，以確定夯擊次數(shù)、填料量等強(qiáng)夯參數(shù)和施工工藝，并對(duì)試夯結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)。試夯面積應(yīng)不小于1 000 m2，試夯場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件應(yīng)具有代表性，可由設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)指定。

4.4 地面標(biāo)高測(cè)量及夯點(diǎn)測(cè)放

對(duì)整個(gè)強(qiáng)夯區(qū)域進(jìn)行夯前標(biāo)高測(cè)量控制，確保夯后標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。

1）根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)的坐標(biāo)控制網(wǎng)，采用經(jīng)緯儀或全站儀測(cè)放夯點(diǎn)位置，用明顯的標(biāo)志標(biāo)出或用石灰點(diǎn)標(biāo)出夯位中心點(diǎn)。

2）在每一遍夯擊前應(yīng)對(duì)夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，如施工中發(fā)現(xiàn)夯錘偏離夯坑中心，應(yīng)立即調(diào)整對(duì)中；夯擊后如發(fā)現(xiàn)坑底歪斜度較大，需及時(shí)用填料將坑底墊平后，方可繼續(xù)夯擊。夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時(shí)糾正。

3）夯機(jī)就位即夯錘就位時(shí)，夯錘中心和測(cè)放的夯點(diǎn)要重合，必要時(shí)以夯點(diǎn)為中心畫石灰圈，提高夯錘就位準(zhǔn)確度。

4）在夯前及夯擊過(guò)程中，用塔尺立于錘頂，由專門測(cè)量人員用水準(zhǔn)儀測(cè)量錘頂標(biāo)高，每夯一錘測(cè)量一次，前后兩次的差值即為此次夯擊的夯沉量，以最后兩擊夯沉量滿足設(shè)計(jì)要求為停夯標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 點(diǎn)夯施工過(guò)程控制

1）清理并平整施工場(chǎng)地；標(biāo)出夯點(diǎn)，并測(cè)量場(chǎng)地高程；起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置；測(cè)量夯前錘頂高程。

2）將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程。若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底填平。

3）第1次環(huán)夯3～5擊或夯坑深度相等于錘高后，采用裝載機(jī)或挖掘機(jī)進(jìn)行填料。

4）第2次循環(huán)夯若干擊至錘高，再回填石料。

5）重復(fù)夯擊，重復(fù)回填，填后再夯，夯后再填，連續(xù)循環(huán)若干次，直至達(dá)到要求為止（圖3）。

圖3 點(diǎn)夯示意

6）中間檢查主要有以下5項(xiàng)：

（l）施工過(guò)程中，每夯一擊，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量每擊夯沉量，記錄填料次數(shù)及每次的填料量。并將數(shù)據(jù)填入《強(qiáng)夯置換施工記錄表》中。

（2）檢查有偏錘現(xiàn)象時(shí)，除調(diào)整吊臂外，還應(yīng)將夯坑底整平。

（3）當(dāng)夯坑出水時(shí)，應(yīng)及時(shí)回填石料，并保持錘底離水位不小于1.0 m。

（4）當(dāng)夯坑周邊隆起過(guò)大時(shí)，應(yīng)及時(shí)挖去隆起部分。

（5）檢查回填石料，確保石料滿足設(shè)計(jì)要求。

7）夯擊結(jié)果以同時(shí)滿足以下要求為收錘標(biāo)準(zhǔn)：

（1）第n次夯擊循環(huán)最后兩擊平均夯沉量不大于1/10錘高。

（2）總夯沉量為1.5倍設(shè)計(jì)強(qiáng)夯置換體長(zhǎng)度。

4.6 場(chǎng)地平整、標(biāo)高測(cè)量及滿夯施工

每遍施工完成后，應(yīng)用推土機(jī)對(duì)其場(chǎng)地進(jìn)行整平。表面平整度應(yīng)以不影響強(qiáng)夯機(jī)械行走和正常施工且高差不大于200 mm為宜；場(chǎng)地平整后應(yīng)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量、記錄，為下一步滿夯的標(biāo)高控制提供依據(jù)；采用低能量進(jìn)行滿夯，在滿夯時(shí)應(yīng)采用質(zhì)量較小的夯錘，多次夯擊，錘印搭接，一般滿夯遍數(shù)不少于2遍（圖4）。

圖4 滿夯示意

4.7 強(qiáng)夯檢測(cè)及驗(yàn)收

為保證強(qiáng)夯置換工程質(zhì)量，在強(qiáng)夯置換施工完成后應(yīng)進(jìn)行必要的抽樣檢測(cè)。請(qǐng)具有相關(guān)資質(zhì)的地基基礎(chǔ)承載力檢查機(jī)構(gòu)對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行檢測(cè)。合格后組織建設(shè)單位、監(jiān)理單位共同驗(yàn)收。常見的檢測(cè)項(xiàng)目主要為強(qiáng)夯置換碎（塊）石墩體形和深度、強(qiáng)夯置換碎（塊）石墩承載力、強(qiáng)夯整體置換地基的加固深度以及強(qiáng)夯置換復(fù)合地基的承載力和變形模量等。

1）采用探井、鉆孔取樣，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，單位工程不應(yīng)少于3點(diǎn)；1 500～3 000 m2的工程，每500 m2至少有1個(gè)點(diǎn)；3 000 m2以上工程，超過(guò)3 000 m2部分每600 m2至少1個(gè)點(diǎn)。

2）采用換刀法、灌砂法、灌水法進(jìn)行密實(shí)度、固體體積率檢測(cè)時(shí)，單位工程不應(yīng)少于3點(diǎn)；每100 m2不應(yīng)少于1個(gè)點(diǎn)；1 000 m2以上工程，每200 m2至少1個(gè)點(diǎn)，縱向分層檢測(cè)點(diǎn)的間距應(yīng)小于2 m。

3）采用靜力觸探、重型動(dòng)力觸探檢測(cè)時(shí)，單位工程至少3個(gè)點(diǎn)；1 000～3 000 m2的工程，每300 m2至少有1個(gè)點(diǎn)；3 000 m2以上工程，超過(guò)3 000 m2部分每500 m2至少1個(gè)點(diǎn)。

5 效益分析

強(qiáng)夯置換法使用設(shè)備簡(jiǎn)單、施工工藝簡(jiǎn)單、適用土質(zhì)范圍廣，可取得較高的承載力，一般地基強(qiáng)度可提高2～5倍；變形沉降量小，壓縮性降低，加固影響深度可達(dá)6～10 m；工效高、施工速度快，較換土回填和樁基施工縮短一半工期；節(jié)省加固原材料、節(jié)省投資，比換土回填節(jié)省60%費(fèi)用，比預(yù)制樁節(jié)省50%～70%，比砂樁節(jié)省40%～50%[5,6]。

該施工工法滿足了地基基礎(chǔ)承載力要求，同時(shí)也滿足了建設(shè)方對(duì)工期的要求，得到了建設(shè)方的一致好評(píng)，取得了一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。