强夯地基处理实例分析
摘要：介绍了强夯处理施工方案就该场地成功的运用，对局部强夯处理不佳特殊情况进行综合性治理，并取得理想效果。
在实例中分析了强夯对煤矸石地基的处理方法，并简介了强夯法所受约束及互补措施。
并对同一场地钻孔灌注桩与强夯两种处理方式经济效益进行分析比较。
在实例中证明强夯法在适宜工程环境中，是一种造价低、施工速度快、经济效益好的地基处理方法。
1、工程概况 1.1地理位置及工程概况 河南神火400KA高效节能合金技改项目工程场地位于河南省永城市高庄镇魏楼自然村南。
拟建厂房位于已建电解铝厂房西部，场地为长方形，南北各长约800 m，东西各宽约30 m，占地面积10万?O，与已建电解铝厂房平行。
结构类型：电解车间为排架结构。
场地特征：北部多为耕地，较为平坦；南部分布废弃耕地、窑厂、鱼塘、洼地，地形起伏不平，鱼塘深度最深大于7m。
地基处理方法拟采用钻孔灌注桩，经我们对地质情况分析结合周边地形情况，建议采用强夯处理，处理后要求地基承载力特征值达到250kPa。
1.2地质条件 根据工程地质勘察报告：本场地层主要以粉质粘土、粉砂为主。
按岩性和物理力学性质，将勘探深度范围内的地基土划分为9个工程地质单元层，从上至下如下： ①杂填土：杂色，稍湿，松散，偶见植物根系，含石块、砖渣，煤矸石等杂填物。
整个场地分布不均，底板埋深0～1.4m。
②粉土：褐黄色，稍湿，稍密，土质均匀，底板埋深1.2～1.4m。
③粉质粘土：褐黄色，可塑，底板埋深3.9～4.2 m。
④粉质粘土：褐黄色，硬～可塑，底板埋深7.7～10.1m。
⑤粉砂：褐黄色，饱和，中密。
⑥细砂：褐黄色，饱和，密实。
⑦粉质粘土：褐灰色，硬塑。
⑧粉质粘土：褐红色，可塑～硬塑。
⑨粉质粘土：褐灰～褐黄色，硬塑。
1.3地下水 场地浅层地下水属孔隙潜水。
地势呈北高南低，稳定水位北部2.80m,南部1.20m～1.50 m左右，水位年变幅2.5m左右。
2、强夯施工 2.1处理范围 强夯地基处理范围：拟建筑物基础中线向外外扩6 m。
2.2换填及回填 耕地部分场地平整，浅部地层为填土或含水量偏高的粉土、粉质粘土（层①、②、③），承载力较低。
在强夯之前开挖至标高29.2m（深度约2.5m），将①、②层全部挖除，第③层挖除部分。
之后用煤矸石进行回填，回填厚度约1.8m，处理后煤矸石顶面标高为30.7m。
车间北部场地平整，浅部地层为填土或含水量偏高的粉土、粉质粘土（层①、②、③），承载力较低。
在强夯之前开挖至标高29.2m（深度约2.5m），将①、②层全部挖除，第③层挖除部分。
之后用煤矸石进行回填，回填厚度约1.8m，处理后煤矸石顶面标高为30.7m。
见图1 车间南部以坑、鱼塘为主，对此须进行回填至标高31.0m处。
煤矸石特点：直径300?L左右的块体含量占总量的20%左右为宜，直径50—300?L之间点总量30%左右，直径≤50?L以下者占总量的50%左右。
铺好后进行平整碾压。
坑、鱼塘部分填料下部采用周边石料（直径30?M～70?M）及煤矸石混填；上部2.5m用煤矸石回填：直径300?L左右的块体含量占总量的40%左右为宜，直径50—300?L之间点总量20%左右，直径≤50?L以下者占总量的40%左右。
2.4强夯施工艺 根据试夯施工及试夯检测结果确定施工工艺（见图2）： 2.4.1置换施工 根据当地地层及上部结构要求，用置换法将煤矸石形成墩体穿透第③单元层，进入第④单元层，并将第④单元层进行强夯致密，以提高其承载力；或将坑塘部分煤矸石整体挤密。
当回填层厚度小于等于5m时，采用2000kN.m深层置换挤密点夯一遍，梅花形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。
最后两击平均夯沉量不超过10cm或夯点间发生隆起终止；当填层厚度大于5m时采用3000kN.m深层挤密点夯二遍，梅花形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。
最后两击平均夯沉量不超过15cm或夯点间发生隆起终止。
2.4.2强夯施工 置换后平整场地再采用1000kN.m夯击能进行强夯施工，正方形布点，行点间距3.5m，排点间距3.5m。
点夯施工结束后，间隔一周平整场地，采用1000kN.m夯击能进行满夯施工，每点两击，1、4锤印搭接。
3、施工要点： ①首先根据设计参数进行试夯，对设计参数对比论证，确定最佳施工参数。
③严格控制提升高度的准确性，保证夯击能达到设计要求。
④挖设隔震沟，避免强烈震动对周围建筑物造成破坏。
⑤施工过程中每夯击一次应做沉降测量，并记录，确保最后两次平均沉降量达到规范要求。
4、检测情况 于施工结束后15～20天对强夯地基进检测，检测单位：核工业工程勘察院。
检测方式采用浅层平板载荷试验、动力触探与超重型动力触探相结。
检测结果符合设计要求。
3.3.1浅层平板载荷试验结果 判定浅层土（夯填煤矸石）在承压板下应力影响范围内竖向抗压承载力特征值是否满足设计要求，推算其初始直线段的变形模量。
3.3.2重型动力探、超重型动力触探试验结果 重型动力触探、超重型动力触探试验用来判断夯填煤矸石地基密实度，推断其承载力特征值。
重型动力触探每检测点每10?M贯入击数在8～15击之间，可满足250kPa求。
超重型动力触探检测点情况见表 5、经济效益分析 原设计拟采用钻孔灌注桩，后经与设计部门商研，采用强夯处理。
（1）、原设计钻孔灌注桩，有效桩长16m，桩径600?L，桩数2136根，理论方量9671.8m3。
根据地区市场单价1200元/ m3，总价款为1160.616万元；采用强夯处理面积65016?O，总价款390.096万元。
后者比前者节省770.52万元。
（2）、根据地质情况，坑塘所填为煤矸石，钻孔灌注桩需要大量粘土护壁，坑塘部位所占桩孔712根，每根按需粘土1.415 m3，共需1007.48 m3，粘土单价按30元/ m3，共计3.022万元。
（3）、钻孔灌注桩施工需要泥浆外排，泥浆排运量为9671.8m3，按90元/ m3排浆费用计，共87.046万元。
强夯可省略此项。
（4）、从工期上，根据桩基施工单位预计10台设备施工需历时100天；强夯施工7台设备历时23天。
后者比前者工期缩短77天。
按投资者的规模来说，经济效益更大。
6处理效果及分析 根据自检结果并结合检测部门检测结果显示，强夯地基处理效果较为理想，但局部出现承载力较低情况。
针对这些情况，对施工工艺进行分析，运用钻探手段对强夯地基情况进行揭露，查明在同一施工艺下，出现承载力偏低原因如下： ⑴ 局部聚水，孔隙水压力无法消散 施工时受其它交叉作业影响，强夯在局部范围施工时顺序呈周围向内集中施工，周围强夯施工后形成不透水层，加之地下水位浅，土体中孔隙水含量较大，因此产生局部聚水。
局部聚水使水位升高，水压力增大，强夯后孔隙水无法排出，孔隙水压力不能很好消散，土体得不到较好压密，强度较低。
⑵局部细颗粒煤矸石含量过大 在填料施工时，坑塘处局部细颗料煤矸石含量过大，坑塘内均有水。
在强夯施工时，水位以下细颗骨料受夯击能反复冲击后，在水压力下，无法致密，且出现类似液化现象。
这种现象同样使承载力大大降低。
⑶扰动影响 受场地运输条件限制，本来含水量就高，强夯处理后孔隙水压力不易消散，这些部位又多处于场内运输必经地段，大量运料车自此经过。
因此造成强夯处理后，在强度没有恢复的情况下又发生了新的扰动。
由此造成局部地基承载力较低，这些薄弱区会影响到地基的整体稳定性，从而影响到建筑物的安全使用，因此必须对薄弱区进行再次综合治理。
7薄弱区综合治理方案 鉴于上述强夯地基处理存在的问题及原因，建议采用以下综合处理方案： ⑴降水与补夯 先对局部聚水区域进行降水，使地下水位降至煤矸石底层下50?M，再用1000kN.m夯击能进行补夯，使孔隙水压力更快消散，便于土体的强度更快提高。
⑵换土垫层 对局部煤矸石细颗粒含量较高的地方进行挖除换填，对排出的孔隙水进行抽动至场外。
换填深度为1.5m。
换填材料：级配砂石。
放坡1：1。
褥垫层厚度第一层按50?M，以后角步不大于30?M，用碾压机分层辗压。
⑶满夯与静置 对场区内轮式车辆辗压破坏的地方用500kN.m夯击能满夯2击，静置15天，使土的强度逐渐恢复。
恢复期内严禁轮式车辆进入，避免再次扰动。
经综合地基处理后，对薄弱区进行针对性检测，检测结果：动探击数均?6，载荷试验检测承载力特征值均不小于250 kPa，相应沉降量在2.39～5.45?L，检测结果符合设计要求。
8、结语 在适宜的地质条件与工程环境条件下，强夯法是一种造价低、施工速度快、经济效益好的地基处理方法。
此次地基处理方案与施工的成功，取得了一定的经验成果，希望能在以后类似工程中得到推广与发展！ 参考文献 [1] 中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范(GB50007—2002).北京:中国建筑工业出版社,2002. [2] 刘景政,等.地基处理与实例分析.北京:中国建筑工业出版社,1998. [3] 中华人民共和国建设部.建筑地基处理技术规范(JGJ79—2002). 北京:中国建筑工业出版社,2002. [4] 曾国熙,等.地基处理手册. 北京:中国建筑工业出版社,2002. 作者简介： 1、刘继飞（1982―），男（汉族），河南人，工民建专业（专科），从事建筑工作，中建七局第四建筑有限公司郑州分公司。
2、汪晓瑞（1985―），女（汉族），河南人，工民建专业（本科），从事建筑工作，中建七局第四建筑有限公司郑州分公司。
3、李刘记（1980―），男（汉族），河南人，工民建专业（专科），从事建筑工作，中建七局第四建筑有限公司郑州分公司 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。