某制造基地强夯地基处理工程与检测研究

某制造基地强夯地基处理工程与检测研究

唐莹莹, 张帅,王树浩

山东鲁材工程质量安全检测有限公司 山东 济南 250022

摘要：对于吹填砂场地建筑地基处理，目前常规的地基处理方法有分层碾压、砂石换填、高压旋喷桩等工艺，但由于吹填砂场地建筑回填时间短，承载力低，特别是要拟建的大型厂房，要求施工作业工期紧、造价高等原因，施工单位往往只注重将场地整平，忽视对填土的地基处理，造成建筑后沉降普遍严重，进而导致建筑物沉降量过大，地下管道变形甚至断裂，地面、台阶等构筑物下沉，严重影响建筑的使用功能。本文介绍的强夯地基处理施工技术强夯法是一种适用于作业面大、经济、高效的地基处理工艺，通过对某制造基地的地基处理工程的应用，满足建设工程对地基的设计要求，通过检测验收验证了强夯法在处理吹填砂场地地基处理中的有关施工参数，可以大力推广使用该方法称为有效可行性。

关键词：强夯地基处理 ；平均夯沉量； 承载力 ；变形模量

前言：

拟建工程位于江苏省某市经济开发区。拟建场地主要为吹填砂场地，从拟建场地西侧向东侧吹填，拟建场地地形较为平坦，整体西侧高，东侧低。场区所属地貌类型为长江三角洲冲积平原。

勘探深度内揭露的土层分布较有规律，综合各地层的物理力学性质和成因等特征，对勘探深度内的各土层自上而下进行划分，为5大层及分属与不同大层的亚层，各地基土层的分布规律和工程地质特征具体为：

①1-1层吹填土：吹填而成，灰色，松散（局部稍密），以砂性土、粉土为主，局部含植物根茎，含云母、贝壳碎屑。在场区普遍分布，厚度：5.40～10.10m，平均8.22m。勘察期间该层土正在强夯，实测标准贯入击数一般为2～16击，平均标准贯入击数为7.5击，平均比贯入阻力Ps＝2.34MPa。

②层淤泥质粉质黏土夹粉土：灰色，流塑～软塑，含铁锰氧化结核及有机物，无摇振反应，切面有光泽，干强度、韧性中等，高压缩性，土质不均匀。在场区普遍分布，厚度：0.70～5.20m，平均2.23m。实测标准贯入击数一般为1～4击，平均标准贯入击数为3.0击，平均比贯入阻力Ps＝0.67MPa。

2. 地基处理方案的确定

   设计要求：强夯法加固地基完毕后，地基承载力特征值不小于120kPa，场地平整后交工面平整度控制在±5cm，振动碾压密实度不小于0.90。

    2.1 工程分析

（1）场地分布着①冲填土，冲填土高含水量、结构松散不均匀，受出砂口位置影响，土层分布的不均匀性。②层淤泥质粉质黏土夹粉土，呈流塑状，具有压缩性高、强度低、渗透性小和灵敏度高等特性，为浅部天然地基主要压缩层。场地存有暗浜，局部分布明浜，浜底淤泥需要清淤。

（2）该区域无其它危及场区整体稳定的不良地质作用，软土地基和砂土液化等是本区的主要工程地质问题。如不进行地基处理，在施工阶段、使用阶段，软土层在上部附加荷载的作用下将产生较大的沉降和差异沉降，给场地的使用和安全带来的不利影响。

（3）该区域存在明沟、暗浜，需要清淤，淤泥外运。

（4）目前场地标高+5.3m，地基处理后标高+7.0m，地基处理前需要需回填土方到＋7.5m，场地面积20万平方米，回填标高控制是难题，因地基处理后场地标高高差±5cm，所以回填土方标高控制以及夯沉量的判断是重点，土方需求量较大约40万方，土方运输是难题。

2.2 方案的确定

根据具体土质土性及设计要求，采用暗浜、明沟清淤，土方回填、强夯的施工办法处理地基。明沟范围面积较大，测量难度较大。确定回填土标高、强夯参数是关键，包括夯击能、夯击间距、夯击遍数和每点夯击数等。所用主要设备为渣土车、挖掘机、强夯机、压路机；

结合我公司多年强夯加固软土的经验，确定采用我公司研究的“夯击能渐进加密强夯地基施工技术”，辅以“明沟排水、孔隙水消散检测”的施工工艺，进行地基处理方案设计。

2.3 施工技术参数及要求

（1） 清表、明沟、暗浜预处理

场地回填前，清除地表有机物，如植被、农作物、树苗等。采用陆上回填方式，将场地内低洼处积水排干。对场地范围内所有明沟、塘应抽干水并进行封堵，沟、塘底淤泥清除干净。回填土土源为老厂船坞区域，取土外运至拟建场区，控制好砂土含泥量是重点，避免回填后达成橡皮土，再次开挖回填。

施工工序：鱼塘、明沟抽水→修筑施工便道→清除绿化植被、清障→回填。要求在土方施工时使用足够数量的大功率机械进行连续施工，修筑便道、鱼塘排水等合理安排，不得占用主要工期。土方回填专人跟踪测量，土方回填标高控制在±10cm，为强夯施工打好基础。

本工程属于大型土方工程，现场大型运输汽车、施工机具等数量较多、来往频繁，且交叉作业，应加强现场协调、管理，防止施工时意外发生。

（2） 强夯夯击参数要求：

强夯遍数为点夯2遍加低能量满夯。第1遍夯击次数定为8～10击，第2遍夯击次数定为10～12击。最后两锤夯沉量均不应大于5cm。每遍强夯间隔时间暂定为5～7天。

夯击能量：点夯夯击能：第一遍2000kN.m，第二遍3000kN.m；满夯夯击能：1500kN.m。

夯点布置：第一遍点夯的夯点间距8m，采用梅花形布置。第二遍在第一遍中间插点夯。低能量满夯要求锤印搭接不小于1/3，夯击次数2击。夯锤要求：夯锤底静压力25～35kPa。

施工时应注意降雨对夯击的影响，及时排出夯击坑中的积水。夯击应分段进行，根据回填土区域进行划分，从一边向另一边进行，起重机应直线行走。每夯击完一遍，用推土机整平场地，放线定位即可接着进行下一道工序的施工。

强夯点击数控制：

夯击点的击数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，只要满足下列条件之一就停止夯击：

（1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm。

（2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

（3）不因夯坑过深而发生起锤困难。

3.施工中特殊情况处理

3.1利用提前挖好道路两边的排水通道，及时组织人员排除积水的方法应对。

3.2局部地段原吹填地基极为松软，设备难以进入，分析因粉砂含泥量高、粉土透水性差，土方回填前，采用以挖掘机、推土机先进入施工场地，利用机械振动和行走挤压，加速地表土含水消散，做好预处理，避免强夯施工时，大量的水通过裂隙或夯坑等土体薄弱区域排出地面，浸泡夯坑。

3.3根据现场勘查地质情况：冲填砂层厚度不同，每个小的池塘周边局部地段有淤泥质粘土。故本工程软地基处理，采用多遍少夯，夯击能递增的夯击方式。对局部淤泥层清淤换填，进行粉土或粉砂置换，再进行补夯，增强夯实效果。

3.4预先做好特殊部位施工预案，根据砂层厚度及部分区域冲填砂下部含有淤泥质粘土或厚度不均的情况，如发现地基发颤，拔锤困难，周围隆起过大，立即停止施工，并进行静力触探测试，根据测试结果，对该位置进行开挖，挖除该地方的淤泥，进行补砂置换处理。

3.5强夯时，如发生现吸锤现象或夯坑周边隆起过大或夯坑深度超过1.5m，停止夯击。

5.工程检测

4.施工过程中自检：

为确保一次验收合格，本工程加强了过程自检。严格控制土方回填标高，避免标高不够或标高过高，造成强夯后的在处理，增加费用。为此，项目部严控填土质量、标高严格要求，最困难是晚上回填，给标高测量增加困难，所以白天的工作要做足，控制点做好标记。

强夯施工用静力触探仪进行了夯前和点夯过程中的自检。自检目的是检测强夯效果，验证方案可行性。自检分为夯前原始数据检测、点夯第一遍完成后和第二遍完成后效果检测，共2遍。

施工验收检测由南通科正工程质量检测有限公司进行,包括现场地基承载力、压实度检测。共进行了3个平板静载荷试验点，承载力特征值达到130kPa，变形模量分别是18.93、15.88、13.25Mpa。

设计压实度指标90%；现场40点以环刀法取样，室内土工试验实测值为：压实度0.90~0.93，均值0.92；地基强夯后的土体干密度为1.56 g/cm3~1.59 g/cm3；强夯施工完成，各项指标均满足设计要求，一次验收合格。

5.结论

5.1本工程采用沟塘清淤、土方回填、明沟排水、强夯加固的施工方法加固地基，质量一次验收合格，地基承载力提高的效果明显。

5.2夯击能渐进加密强夯是我公司独创的强夯工艺。其基本理论是先加密浅层土体，并形成浅层地基土内应力提高，在这种内应力下，土体孔隙水加速排逸，加速了降水效果，也使得多遍强夯施工中下一遍更高能量的夯击能更好的向下传递。这是有别于相关规范要求和一般强夯方法的主要方面，也是对强夯工艺的探索性改进，更适合于含水量高、透水性较好的地基。

5.3过程自检是施工质量控制的重要手段。本工程为了确保一次验收合格，施工过程中和完工短期内进行了认真的中间检测，为验证方案可行性和施工效果提供了可靠的实践数据，确保了项目质量目标，得到开发区建设各方大会充分肯定。

参考文献：

周国钧主编  岩土工程治理新技术  北京：中国建筑工业出版社，2009