低能强夯法在浅层地基加固中的应用

张中捷

摘要：随着沿海经济的发展，土地资源日益紧张，如何快速经济地获得土地变得十分重要。传统单一的真空预压处理难以满足工程的要求，在许多软土地基处理工程中不同程度的出现真空预压处理后浅层或夹层效果欠佳，不符合设计要求进而影响项目的质量。本文以天津妈祖文化园地基处理工程为例，介绍低能强夯法在浅层地基处理中的应用。

关键词：工艺；参数；效果分析

1.前言

在滨海新区许多软土地基处理工程中都出现真空预压处理后浅层或夹层（一般在2～3米土层深度）效果欠佳，不符合设计要求进而影响工程质量。

本文通过低能强夯法在真空预压处理后的地基加固中的应用解决了浅层（或夹层）效果欠佳，同时，地基处理效果明显提高，可满足更高的工程质量要求。

2.工程概况

2.1工程规模

天津妈祖文化园地基处理工程地基处理面积62503.2㎡，包括中北一区、中北二区及中南区，其中中北一区面积11733.5㎡，中北二区10809.5㎡，中南区39960.2㎡。主要施工内容：真空预压联合堆载预压法+明沟排水联合强夯法进行地基加固。

2.2地质条件状况

根据钻探结果，钻孔揭露的地层为第四系全新统滨海相沉积层。根据岩性，地质时代，分布规律和物性力学性质，将勘探深度范围划分为6个工程地质层，各层特征分述如下：

①层：淤泥质粘土（Q4m）

灰色，饱和，流塑，含腐植质，偶见贝壳碎片，局部夹粉砂、粉土薄层。连续分布，层厚9.2～12.30m，平均10.67m。

②层：粉土（Q4m-al）

灰色，饱和，稍密，夹粉质粘土薄层，局部为粉砂。不连续分布，层厚0.80～3.10m，平均1.55m。

③层：粉质粘土（Q4m-al）

灰色，饱和，软塑～流塑，夹粉砂薄层，局部为粘土。广泛分布，层厚0.65～5.15m，平均2.71m。

④层：粉土（Q4m-al）

灰色、灰黄，饱和，中密，含云母片，夹粉质粘土薄层。连续分布，层厚0.65～5.88m，平均3.11m。

⑤层：粉质粘土（Q4m-al）

灰色，饱和，流塑～软塑，夹粉砂薄层。揭露厚度0.90～5.20m，平均2.27m。

⑥层：粉砂（Q4m-al）

灰色，饱和，中密～密实，级配良好，成分为石英、长石、云母等，局部为细砂，夹粉质粘土薄层。大部分钻孔揭露该层、未揭穿。揭露层厚1.60～8.40m。

3.强夯法施工

真空预压联合堆载预压法处理完成后，进行强夯施工，本文以中北一区为例介绍低能强夯法施工。在进行强夯施工前各区回填砂性土层厚度2.0m左右。

3.1施工工艺流程

开挖第一次明沟，平整场地，第一遍强夯→平整场地，第二次明沟降水→平整场地，第二遍强夯→平整场地，开挖第三次明沟降水→平整场地，第三次强夯→平整场地，并对场地的围沟及次沟进行回填并按照强夯法进行加固→推平碾压。夯点平面布置如图1。

加固深度3-5m

支明沟技术参数间距为10-20m，明沟深度1.5m，底宽15m。

地下水位控制深度强夯地下水位应控制在低于夯面1.3m以下。

每遍间隙时间7天到14天，具体间隙时间根据孔压消散情况确定。

夯点间距第一遍4m×4m正方形，第二、三遍插档布置。

每遍夯击数及夯击能第一遍强夯，单击夯击能1000kJ，点夯击数2击。

第二遍强夯，单击夯击能1200kJ，点夯击数3击。

第三遍强夯，单击夯击能1500kJ，点夯击数4击。

振动碾压静压1遍，振动碾压3-4遍。

3.3机械设备

本次试夯点夯采用50t履带式强夯机、带门架、自动脱钩装置，夯锤直径2.4m，锤重12.5t。辅助施工机械包括TSY160推土机2台、YZ20H振动压路机1台。

3.4关键施工工序

3.4.1平整场地

平整场地，采用挖机、推土机整平作业，满足设备行走即可。

测场平标高，方格网按10m×10m布设，标高偏差控制在±10cm。

3.4.2强夯

（1）测放夯点，平面位置偏差不超过5cm，并逐一定出夯点位置。

（2）做好过程中每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等相关施工参数记录及突发情况。

（3）注意控制夯坑周围地面的隆起，出现过大，要及时处理。

（4）严格控制夯锺中心偏移量，不得大于15厘米，过程中若夯锤中心偏移超过15厘米，应重新对点。

（5）夯击过程中如出现歪锤，应及时将坑底垫平，经常性歪锤应分析原因并及时调整后方能施工。

（6）做好场地和夯坑的系统排水工作，防止积水。

（7）详细记录每遍点夯和满夯后的高程，地面推平后按20m×20m方格网测量。

（8）强夯收锤标准：

a.夯坑周围出现明显隆起（≥5cm）和侧向位移（≥2cm）；

b.后一击夯沉量大于前一夯沉量；

c.当夯坑深度≥0.8m时。

d.最后两击平均夯沉量小于5cm。

3.4.3明沟降水

（1）场地内设三级排水明沟，即：主排水明沟（可设在分区边线），底宽2.5m，顶宽7.5m，深度为2.5m，坡度为1:1；次排水明沟（通过该沟将场地水收集到主排水明沟），底宽2.0m，顶宽6.0m，深度为2.0m，坡度为1:1；支排水明沟（通过该沟将场地水收集到次排水明沟），支排水明沟间距为10～20m，底宽1.5m，顶宽3.0，深度为1.5m，坡度为1:0.5。

（2）排水明沟采用人工配合挖机进行开挖，开挖的位置及尺寸严格按照设计要求进行。

（3）明沟排水分三次进行，每一次通过明沟降水使地下水位低于夯面以下1.3m后，进行平整场地（每个施工小区边上的围沟及次沟不回填），然后进行强夯，依此类推，共进行三次。

4.强夯法的应用效果分析

天津妈祖文化园地基处理工程共3个分区，本文以中北一区为例介绍强夯法的应用效果。

4.1地表沉降量

地表沉降量为自身的沉降量和强夯下沉降量之和。分区地标沉降量统计见表2：

土体剪切强度试验表明在0～5米土层深度内土体，强夯后比强夯前的剪切强度有明显的提高。

5.结束语

低能强夯法应采用先轻（低夯能）后重（高夯能）逐级加能，轻重适度。开始以较小的能级将浅层土体的水排出固结，在表层形成“硬壳”，然后加大夯能使“硬壳”不断加厚，使得浅层的地基处理土体物理力学性能更加均匀，减小了后续地基的不均匀沉降。低能强夯法处理浅层地基具有施工速度快，成本低等特点，相比换填或桩基可缩短工期50%，节省施工费用约50%。同时加固效果明显，可有效的提高浅层地基承载力，使2～5米土层深度范围内土体物理力学指标显著提高，为解决浅层软弱夹层提供了宝贵的工程经验。

参考文献：

[1]天津妈祖文化园地基处理设计图纸

[2]天津妈祖文化园地基处理地质勘测报告

[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[4]《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）

[5]《强夯地基处理技术规程》（CECS279：2010）

作者简介：张中捷（1983年6月出生），男，工程师。