劉 瓊

湖南高嶺建設(shè)集團股份有限公司，湖南長沙 410000

1 強夯法的加固機理

目前，強夯法主要適用于地基的加固和改造，在平時的作業(yè)活動中，常見的處理方式主要有三種：

（1）動力固結(jié)：動力固結(jié)理論主要是針對富含細顆粒飽和土的地基加固而言，對這類地基進行強夯處理時，機械所產(chǎn)生的巨大作用力會導(dǎo)致地基中產(chǎn)生強大的應(yīng)力波，進而使得土體的原本結(jié)構(gòu)面貌得到一定程度的變形或加固。地基結(jié)構(gòu)的改變，必然會引起土體局部的液化現(xiàn)象，并產(chǎn)生較多的裂隙，從而改善土體結(jié)構(gòu)中的排水功能，降低其排水壓力，待超孔隙水壓力徹底消散后，土體逐漸固結(jié)。因為軟土具有觸變性，強度可恢復(fù)。

（2）動力密實：強夯法作業(yè)原理為動力迷失，主要應(yīng)用于多孔隙、粗顆粒、非飽和土的加固，從動力學(xué)角度來說就是通過沖擊型動力荷載對土體持續(xù)施加外部壓力，使得土體密實度提升，孔隙縮小。非飽和土夯實過程中，就是借助強夯的外力使得土體中的空氣被充分的擠壓出去，從而使得土顆粒的排列更加緊密，因變形而更加密實。

（3）動力置換：動力置換主要包括整式的和樁式的兩種形式。所謂的整式置換法就是利用強夯機械將所有的碎石等物質(zhì)擠壓融入地基的淤泥之中，該類型的工作原理就是相當(dāng)于更換地基的結(jié)構(gòu)層。樁式置換的置換原理在某種程度上來講與整式動力置換相類似，不同的是將碎石導(dǎo)入土層中而非淤泥中，部分碎石還會導(dǎo)入軟土層中，從而形成碎石樁或碎石墩，但最后的目標(biāo)都是通過置換地基從而形成復(fù)合地基。

2 幾種常見的強夯置換法

建筑工程基礎(chǔ)沉降加固置換原理是使用砂、碎石等材料將軟土置換出，與未經(jīng)加固的部分形成復(fù)合地基，以達到加固地基的目的。常用的強夯置換法施工流程如圖1所示。

圖1 強夯置換法示意圖

2.1 振沖置換法（或稱碎石樁法）碎石樁法

振沖置換法又稱為碎石樁法，應(yīng)用單向或者是雙向振動的沖頭，噴射高壓水流，經(jīng)過下沉成孔、碎石填充和振實等多道工序形成強度較高的碎石樁。樁體和原有粘性土結(jié)合形成的復(fù)合地基，其優(yōu)勢體現(xiàn)在提高地基承載，控制總體沉降。但是振沖置換法不宜應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、粉土等區(qū)域的地基處理。對于不排水抗剪強度小于20kPa的軟土地基，采用碎石樁時需注重施工控制與工藝方案的編制，以保證最終的處理效果。強夯法對不同地基具體要求如表1。

表1 強夯法對不同地基要求

2.2 石灰樁加固法

石灰樁加固法是在軟土地基中使用設(shè)備鉆孔，在鉆孔中填充生石灰固化劑，從而形成強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的樁體。選用生石灰材料的主要目的為充分發(fā)揮出生石灰吸水、膨脹、放熱等性能，改善樁體周邊土體的物理力學(xué)性質(zhì)，此時樁與土結(jié)合，提高了地基的強度，實現(xiàn)了加固的最終目的。

軟弱粘性土地基在處理過程中普遍會采用石灰樁加固法。

2.3 強夯置換加固法

強夯置換加固法適用于厚度＜6m的軟弱土層，夯實與填充碎石作業(yè)同時進行，構(gòu)建深度3～6m、直徑為2m的碎石樁體，和周邊土體結(jié)合形成了復(fù)合地基。強夯置換法應(yīng)用于含有軟粘土地基處理中效果最佳。

2.4 水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)法

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）工藝要點是合理確定石屑、粉煤灰、水泥配比，添加適量的水，拌和均勻，后通過振動沉管打樁機或者是其他專業(yè)設(shè)備制成粘結(jié)性較強的樁。相鄰樁間的土通過褥墊層形成了復(fù)合地基。在市政道路軟土地基處理中，水泥粉煤灰碎石樁多應(yīng)用于填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基處理作業(yè)中。

2.5 柱錘沖擴加固法

柱錘沖擴加固法是利用直徑為0.2～0.6m、長度在2～6m之間、質(zhì)量為1～6t的柱樁錘沖擴成孔，在其中填充碎磚三合土等材料，反復(fù)夯擊，形成樁。相鄰樁間的土通過褥墊層形成復(fù)合地基。對于帶有填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黃土等成分的地基處理十分有效。

3 強夯法的優(yōu)點

3.1 對土體的適應(yīng)性較強

一般情況下可以在各類土體中展開該作業(yè)，例如砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土等，以及部分難以處理的含有大塊碎石土、建筑、工業(yè)垃圾等成份的雜填土，都可借助置換法使得軟土地基得以加固壓實。

3.2 強夯后的地基更加堅固

地基在經(jīng)過強夯處理后，其承載能力、厚度、堅實度等均可得到有效的改善。

3.3 強夯施工機具較為單一

履帶式起重機是強夯作業(yè)中最為主要的工具，在使用過程中通常與龍門架等設(shè)施相配合，從而更好地提高該起重機的起吊能力和穩(wěn)定性。

3.4 減少材料浪費

由于強夯處理作業(yè)多是在原地基或回填土方前直接開展的，所以一般也不需要其他材料的配合使用，在很大程度上減少了材料的浪費。

3.5 節(jié)約造價成本

強夯工藝的優(yōu)勢之處在于并不需要太多的建筑施工材料，與其他建筑施工工藝相比，在購置、運輸、制作、打入費用，除了消耗油料和人工費用等方面就有了較大的節(jié)約，總體造價成本也會隨之有效下降。

4 強夯法的常遇問題、原因概括及應(yīng)對措施

4.1 強夯作業(yè)后土層的下沉量與規(guī)定指標(biāo)具有較大差異

（1）含有淤泥或粉砂土的土壤中展開強夯作業(yè)，容易加快其中的液體流動速率，從而增強土體的不穩(wěn)定性。

（2）在地下水位過高或地基土含水量過大的土壤中展開強夯作業(yè)，會使得其中的水量因遭受擠壓而產(chǎn)生波動。

4.1.1 應(yīng)對措施

在含有淤泥或粉砂土的土壤中展開強夯作業(yè)前，可以預(yù)先于土層表面鋪設(shè)一層0.5～2.0m厚度的砂石層。

根據(jù)實際情況恰當(dāng)調(diào)整夯擊的力度或人為的改變地下水位高度后開展強夯作業(yè)。

4.1.2 原因概括

強夯作業(yè)后，實際的強夯效果并未達到預(yù)期的目標(biāo)，主要表現(xiàn)在影響深度達不到標(biāo)準(zhǔn)要求：

（1）土質(zhì)的質(zhì)地并不相同，有可能摻雜一定的砂卵石，使得夯擊的效果受到部分影響；

（2）施工地段可能遇到障礙物或會影響施工效果的砂礫石；

（3）夯錘的重量、落地間距或夯擊次數(shù)、擊拍力度等都未經(jīng)過嚴(yán)格的測試而作出錯誤的判斷，使得土體的壓實度因此變得更加不均勻；

（4）夯擊的次數(shù)過于繁多，使得部分土層壓實過度甚至形成硬層，夯擊作業(yè)對土層的影響深度也會因此被阻礙；

（5）相鄰兩次的夯擊作業(yè)時間間隔未準(zhǔn)確把握，相鄰兩次強夯作業(yè)之間的時間間隔過短就會導(dǎo)致土層內(nèi)的孔隙來不及消解，相鄰兩次強夯作業(yè)之間的時間間隔過長就會導(dǎo)致原有的夯擊影響力度被削弱。

4.1.3 應(yīng)對措施

強夯作業(yè)正式開始之前，首先要查明地質(zhì)實情，針對不同的土層或土夾層采用不同的夯實方法，這要要求靈活選擇夯擊的能量，在遇到障礙物的情況下，必須要仔細清掃處理。作業(yè)過程中夯錘重量的選擇、落地間距等具體的強夯數(shù)值必須要經(jīng)過嚴(yán)格的測試才能將其確定。強夯作業(yè)一般需要重復(fù)，但每一次之間都需要有一段緩沖時間，該時間的長短主要靠土壤的性質(zhì)決定，例如粘土或沖積土需要有至少20d的緩沖時間。

如果一次強夯作業(yè)達不到預(yù)期的夯擊深度，可適當(dāng)增加夯擊的次數(shù)或增加夯錘的重量。

4.2 強夯后土壤松散膨松，遇水易凹陷

4.2.1 原因概括

（1）強夯后的平整工作沒有按時開展，也沒有借助低能夯再次進行拍平壓實工作；（2）市政道路施工過程中有機動車輛經(jīng)過使其受影響；（3）強夯時，忽略對凍土層的處理，待天氣回溫后土層松軟膨脹。

4.2.2 應(yīng)對措施

（1）強夯完成后應(yīng)對凹坑進行細節(jié)彌補，借助較低力度的夯錘仔細壓實平整；（2）強夯作業(yè)進行中應(yīng)嚴(yán)禁機動車輛對其干擾；（3）冬季的強夯作業(yè)應(yīng)特別注意對凍土層的處理。