雷醒民，晁軍

（中煤西安設(shè)計工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054）

強夯法在路基、倉庫、堆料場、車間、儲倉、油罐等建筑工程地基處理中普遍應(yīng)用，又被稱為動力固結(jié)法，指利用重錘從高處進行自由落體運動夯擊地基，從而提升地基承載力，降低地基壓縮性，提升地基強度。強夯法在地基處理中對濕陷性黃土地、粘性土、沙土、碎石土、填土等效果十分顯著，僅需要使用簡單設(shè)備就可完成。強夯技術(shù)具有施工周期短、成本低、施工簡單的優(yōu)勢，只要滿足以下施工條件即可完成：針對土壤結(jié)構(gòu)實施科學(xué)填料；確保施工范圍和周圍建筑物之間有足夠安全距離；地下水位距離地面大概2～3m；地基處理深度范圍為15m。在沙漠地區(qū)地基處理中實施強夯技術(shù)的有關(guān)例子不多，為了確保地基處理中強夯技術(shù)的有效應(yīng)用，應(yīng)在施工之前，針對實際工程的狀況對強夯參數(shù)進行科學(xué)安排。

1 工程概況

研究陜西延長石油榆林712項目中的強夯施工狀況。陜西延長石油榆林712項目建筑工程包括循環(huán)水廠、動力中心、污水處理廠、灌區(qū)、泵產(chǎn)品、制氫裝置、加氫裝置、消防站、廠前區(qū)等，占地面積為1500畝。為使處理站地基處理質(zhì)量能夠得到有效提升，因此地基處理后需要具備220kPa以上的fk，延性參數(shù)變異系數(shù)應(yīng)在0.3以下，地基土密度為密實或者中密程度，場地地基處理應(yīng)具備均勻性特點。承載力特征值不小于250kPa，變形模量E0不小于22MPa。

2 工程地質(zhì)和強夯參數(shù)的確定

陜西延長石油榆林712項目施工地點地形起伏較大，15m為其中高差的最大值，對其實施地質(zhì)勘察，場地區(qū)內(nèi)地基土組成物質(zhì)主要為風(fēng)積細沙，深度大概在3.8～9.3m之間，土質(zhì)分選性較差，分布均勻。施工場地中具有灌木植物，數(shù)量不多，其植物根系深度大概在0.3～0.5m之間。為確保施工的合理性，因此需要研究自然狀態(tài)下風(fēng)積細沙的物理學(xué)特征。將施工最大回填厚度設(shè)置為8.5m，作業(yè)實施后，由于回填土狀態(tài)為未壓實，影響建筑施工效果，容易出現(xiàn)沉降不均勻等情況。

3 選擇強夯施工方案

基于陜西延長石油榆林712項目工程地質(zhì)和概況，地基加固處理方法具有四種：強夯法、化學(xué)注漿法、換土墊層法、浸水沉降法。對其實施一系列計算后，發(fā)現(xiàn)在地基處理中實施浸水沉降法的前提是具備足夠的水源，由于陜西延長石油榆林712項目工程低于處于沙漠中，毛烏素嚴重缺乏水資源。實施換土墊層法，該方法具有較高的施工成本和較遠的運輸距離，并且施工時間非常長?；瘜W(xué)注漿法與浸水沉降法相同，離不開水源，梁歪化學(xué)注漿會導(dǎo)致成本增加，強夯法可顯著提升地基承載力，工期短，操作簡單，成本低。對以上幾種方案進行綜合考慮，因此實施地基處理時采用強夯技術(shù)。設(shè)計采用強夯法對地基土進行預(yù)處理，期望達到的施工目的為：①提高人工回填土的強度(承載力)和密實度。②減少地基土的固結(jié)沉降和差異沉降，提高地基的均勻。

圖1 施工照片

4 確定沙漠地區(qū)強夯施工參數(shù)

在地基處理過程中采用強夯技術(shù)，需要針對工程實施的具體情況，對強夯施工參數(shù)進行科學(xué)確定，參數(shù)內(nèi)容主要為夯點布置、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、單機夯擊能等。

4.1 單機夯擊能

落距和錘重的參數(shù)決定了強夯的有效深度，與地基土物理性質(zhì)之間的關(guān)系也十分密切，如想對有效深度進行加強，公式表達為：公式中，Z表示加固有效深度，H表示夯錘落距值，a表示有效深度計算的修正系數(shù)。a取值范圍為0.28～0.85，與地基地質(zhì)之間關(guān)系密切，通常情況下，粉土地質(zhì)和砂土地質(zhì)中，a值選擇范圍控制在0.6～0.8之間。陜西延長石油榆林712項目工程中，為了使施工要求能夠得到滿足，可使用1.8m的錘底、15t的錘實施強夯施工，捶地面積為0.65m，針對實際陜西延長石油榆林712項目工程中回填土厚度，科學(xué)調(diào)整夯錘落距，使其控制在8～13.5m之間，單機夯擊范圍為1200～2000kn。由于施工區(qū)域內(nèi)地基地層沒有地下水，土質(zhì)主要為細砂，細砂屬中～高壓縮性土，強度較差，工程性能較差。因此加固土層還缺乏含水量?；诖耍┕て陂g不用對空隙消散等相關(guān)問題進行考慮，需要針對現(xiàn)場的實際狀況確定回填土厚度。夯擊處理進行過程中應(yīng)對夯擊能量進行科學(xué)選擇，通過相關(guān)設(shè)備，如水準儀等檢測夯沉量，提升夯擊效果。

4.2 夯擊遍數(shù)和夯擊次數(shù)

選擇夯擊遍數(shù)和夯擊次數(shù)。需要對施工地區(qū)的地質(zhì)條件進行充分考慮，通常情況下夯擊遍數(shù)和次數(shù)為1～8次。陜西延長石油榆林712項目工程完成期間，夯擊作業(yè)形式為一次普夯和一遍強夯，通過發(fā)現(xiàn)回填土厚度情況對夯擊次數(shù)進行合理安排，8～10次為科學(xué)的夯擊次數(shù)。

4.3 夯點布設(shè)

根據(jù)本地區(qū)的地質(zhì)條件和現(xiàn)場施工情況，本標段地基回填土基本一致，填土厚度選取與技術(shù)要求基本相同的厚度，夯擊能的選擇需要根據(jù)強夯試驗的夯擊能量，需要進行三組試夯，故選取三個具有代表性的場地進行試夯?，F(xiàn)將本標段4000kN·m強夯試夯區(qū)域選定在坐標X＝4199972.562，Y＝596255.488和X＝4199950.924，Y＝596292.970的對角區(qū)域內(nèi)。9000kN·m強夯試夯區(qū)域選定在坐標X＝4199932.493，Y＝596228.883和X＝41999505.552，Y＝596252.475的對角區(qū)域內(nèi)。10000kN·m強夯試夯區(qū)域選定在坐標X＝4199898.726，Y＝596229.010和X＝4199871.606，Y＝596252.410的對角區(qū)域內(nèi)。4000kN·m點夯夯距、夯點布置：夯點按等邊三角形布置，夯點間距為5m。

圖2 夯點布置

5 分析強夯施工地基加固效果

在地基處理中應(yīng)用強夯技術(shù)之后，為了地基加固處理效果能夠得到保證，綜合分析動力觸探試驗、靜力觸探試驗、現(xiàn)場密度試驗、標準貫入試驗。陜西延長石油榆林712項目工程強夯施工主要處理回填土工作，確定強夯施工設(shè)計參數(shù)時由于建設(shè)場地廠區(qū)部位已經(jīng)回填，施工分為已經(jīng)回填土層的強夯預(yù)處理和后續(xù)回填土層的強夯預(yù)處理兩部分。已經(jīng)回填的場地，采用9000kN·m主夯擊能量，有效加固深度10m；后續(xù)回填土按厚度6m分層強夯，采用4000kN·m主夯擊能量，有效加固深度6m。要求施工采用跳夯方式，從中心向四周推進。

5.1 標準貫入試驗和現(xiàn)場密度試驗

標準貫入試驗(SPT)是利用質(zhì)量為63.5kg的重錘，自由落距76cm，將標準貫入器打入地層，根據(jù)標準貫入深度得到的錘擊數(shù)判別土層的性質(zhì)。強夯技術(shù)應(yīng)用后地基承載力明顯提升，松散的回填砂土密度明顯提升，工程地基回填入土標準擊數(shù)提升95%或204%?，F(xiàn)場密度試驗完成之后，發(fā)現(xiàn)土質(zhì)由最開始1.54g/cm3的天然密度，變成現(xiàn)在的1.75g/cm3，有效提升地基承載力，增強土層結(jié)構(gòu)密度。

5.2 動力和靜力觸探試驗

動力觸探試驗和靜力觸探試驗的實施，發(fā)現(xiàn)施工工期被顯著縮短，工程施工要求也得到滿足，有效提升了工程地基承載力，在沙漠地區(qū)施工中，強夯技術(shù)的應(yīng)用有效提升了工程的綜合效益。

6 強夯地基預(yù)處理施工質(zhì)量檢測內(nèi)容

（1）標準貫入試驗：檢測地基土的密實度和均均性。（2）平板靜載荷試驗：檢測地基土承載力，得到地基土變形參數(shù)。（3）鉆探取樣：對強夯影響深度內(nèi)地基土采取原狀土樣進行土工試驗得到地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標。試驗內(nèi)容有：①密度試驗和含水量試驗：得到強夯后地基土壓實系數(shù)；②壓縮試驗：得到地基土強度指標；③濕陷性試驗：得到地基土濕陷系數(shù)；④輕型擊實試驗：得到回填土含水率與干密度關(guān)系曲線。

通過強夯試驗，為大面積強夯地基預(yù)處理提供設(shè)計和施工所需要的各種可靠參數(shù)，如所選夯擊能的適用性、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、間隔時間、夯點布置及有效加固深度等，以保證工程強夯預(yù)處理能順利展開。同時，使強夯地基預(yù)處理的設(shè)計與施工做到技術(shù)可行、確保質(zhì)量、節(jié)省投資和縮短工期。

7 結(jié)語

地基處理中，強夯法的應(yīng)用具有普遍性，并且優(yōu)勢眾多，例如成本較低、施工方便等，但是在毛烏素等沙漠地區(qū)中，強夯技術(shù)應(yīng)用范圍有限。本文通過毛烏素某工程中，基于工程地質(zhì)狀況和工程概論，對多種地基處理方案進行綜合分析，并分析施工效果和強夯法參數(shù)。研究表明，將強夯技術(shù)用于沙漠地區(qū)中，工程的地基承載力得到顯著提升，可確保后續(xù)工程施工工作的順利完成。