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摘要：为改善某回填场地密实度低、压缩性高、强度低的的特性，从经济适用角度出发，拟采用强夯法进行了地基处理，选取2块场地作为试验段试验，结果表明强夯法能有效改善填土特性。
关键词：地基处理；强夯法；平板载荷试验
1 概述
沿海某工程为回填场地，回填土土质不均匀、密实度不均匀、承载力低，工程性较差。场地回填厚度约为12m，其上建构筑物荷载较大，且沉降较为敏感。因此需进行地基处理方可满足场地承载力及沉降的要求。
综合考虑场地实际情况，从方便施工以及节省投资角度出发，本工程拟采用强夯法进行地基处理。故而在场地选取2个试验段（20m
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20m）进行试验，确定该法的工艺参数以及适用性，试验结果表明：该方法可以提高填土密实度，减少工后沉降，提高地基土的强度，且费用低廉，可适用于该回填场地的地基处理。
2 试验区地基处理
2.1强夯法加固机理
强夯法为夯实地基，需反复将夯锤（质量一般为10t-60t）提高到一定高度使其自由落下（落距一般为10m-40m），给地基以冲击和振动能量，使土体固结，强度得到提高，属动力固结方法。
对非饱和土的地基，强夯处理对地基土的压密过程与实验室的击实试验非常类似，挤密以及振密的效果明显；对饱和无黏性土地基，在强烈的冲击力下，地基土会发生液化，压密过程与爆破和振动压密过程非常类似，挤密振密效果也是明显的；对饱和黏性土地基，在锤击作用下，夯击点附近地基土体结构会被破坏，地基土中将产生超孔隙水应力，经过一段时间后超孔隙水压力消散，地基土体得到固结，孔隙比减小，土体承载力得到提高。该法能提高地基的承载力并降低其压缩性，改善地基性能。
2.2工程地质条件
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图1 典型地质剖面图
场地原始地貌单元为浅海、海滩，后吹填粉细砂、回填粘性素填土，总厚度约为12m。
试验段主要工程地质情况如下：①2-0层为回填粘性素填土，松散，孔隙比平均值
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=1.13，液性指数平均值
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0.31，压缩系数平均值
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=0.51
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，标准贯入试验实测锤击数（修正值）标准值
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=5击、重型动力触探试验锤击数（修正值）标准值
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=3.8击。平均厚度约为5-7m；①8-0为吹填粉细砂，其
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=7.5击，该层属中等压缩性土，密实度不均匀，厚度差异较大，工程性能一般，平均厚度约3-5m。
2.3试验区地基处理方案
强夯采用1遍满夯，2遍点夯，1遍满夯，先满夯一遍，然后点夯，点夯夯点呈正方形布置，第二遍点夯在第一遍中间插点夯。第一次满夯，夯击能1000kN* m，夯点间距为搭接1/4锤直径；点夯，夯击能3000kN*m，夯点间距8m；第二次满夯，夯击能1000kN* m，夯点间距为搭接1/4锤直径。强夯施工时，需在强夯区域四周设置排水沟，且施工过程不断抽降水，构建良好的排水通道。
夯击控制标准：（1）每遍最后两击的平均夯沉量不宜大于50mm；（2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起,即隆起量不宜大于0.5m; （3）不因夯坑过深而发生提锤困难。
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图2 夯击平面布置图
2.4强夯工艺参数确定
2.4.1夯击能的选择
夯击能可根据《地基处理技术规范》(JGJ79-2012)表6.3.3-1强夯的有效加固深度进行预估或根据Menard修正公式进行计算。Menard修正公式为：
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（式1）
其中：H为估算影响深度（m）；M为夯锤质量（t）；h为落距（m）。
由于该工程场地表层为粉质粘土，因此初步采用3000kN*m的夯击能，强夯的有效加固深度为6m左右，能满足设计要求。
2.4.2夯点夯击次数
夯击次数是取得良好地基处理效果的重要参数，击数过小，达不到密实加固效果，击数过大，不仅会增加费用，有时甚至会降低地基的承载力。夯击次数的确定应根据现场试验得到的夯击次数与夯沉量曲线得到。需以夯坑压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。
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图3 每击夯沉量与夯击次数关系曲线
图3为不同夯击能情况下每击夯沉量与夯击次数关系曲线，从上图可以看出，每击夯沉量随着夯击次数的增加而减少，在夯击次数为7，8次时，夯沉量约为5cm，这样再夯击对地基土体产生的压缩效果已越来越不明显，并且标准贯入，动力触探以及静力触探等原为测试均已经满足要求，最后设计采用夯击能为3000kN.m，夯击次数为8次。
2.4.3夯沉量分析
压缩量计算公式:
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式中:
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为地基土的天然孔隙比，
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为强夯处理后的孔隙比，H为地基压缩层厚度，S为相对压缩层厚度的压缩量。
强夯试验后实测结果表明: 第1试验块强夯平均下沉量106cm，满夯后平均总下沉量 130cm；第2试验块强夯平均下沉量 97cm， 满夯后总下沉量 113cm。按照压缩层厚度6m考虑，经过强夯后粘性素填土的孔隙比
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约为0.68，与强夯前的孔隙比平均值
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=1.13相比，密实效果较好。
2.4.4间歇时间
两遍夯击之间，应有一定的间歇时间，以利于强夯引起的超孔隙水压力的消散。间歇时间取决于土中超孔隙水压力的消散时间。超静孔隙水压力消散80%，需要3.5天的时间，考虑不利因素，认为两遍夯击之间的时间间隔为5天。
2.4.5夯击遍数
夯击遍数应根据地基土的性质，地基加固要求以及施工的工艺综合确定。根据《地基处理技术规范》(JGJ79-2012)，夯击遍数可采用点夯（2-4）遍，对于渗透性较差的细颗粒土，应增加夯击遍数。一般情况下，对碎石土、沙砾土、砂质土夯击遍数为2-3遍，对粘性土夯击遍数为3-8遍。
2.4.6夯点布置
夯点间距于夯锤的大小、土层的加固深度、土性质有关。夯点间距过小会使夯点间距互相影响，夯点间距过大会使夯点中间出现一些空档，使场地加固效果变得不均匀。因此，合适的夯点间距，应使夯点叠加的加固效果于夯点下的土体加固效果基本一致。夯点间距一般采用值为：1.5D-2.5D（其中D为夯锤底直径），设计采用8m间距夯点间距，强夯处理效果较好。
2.4.7加固范围
由于建构筑物基础应力在地基土中的扩散作用，强夯处理的范围需要大于建筑物基础的范围。具体数值需要根据结构基础类型和重要性等因素综合确定。通长情况下，每边超出基础外缘宜为设计处理深度的1/2-1/3，并且宜大于3m。
2.5地基处理效果检测
试夯区域共采用3种检测手段，按照先后顺序，分别为平板载荷试验-测密度压实系数-触探原位测试。
2.5.1 平板载荷试验
在试夯区共设6个点进行平板载荷试验，其中1点为取得回弹模量没有做破坏试验，其余5个点均做至破坏。测试结果表明，南区有3个点的承载力提高幅度较大，容许承载力达到190kPa，比原先的80kPa提高近110kPa，强夯处理效果明显；北区有2个实验点由于位置不理想，夯点处由于地表积水严重，土体呈现饱和状态，影响了强夯的处理效果，容许承载力仅为110kPa，承载力提高不明显，因此在正式施工过程中，需要先排水降低水位，而后再夯击方能保证处理效果。
2.5.2密实度试验
密实度采用重型击实标准，图5为①2-0层粘性素填土重型击实试验，测得最大干密度为1.92
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，最优含水量为
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。强夯后测得粘性素填土平均干密度约为1.86
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，密实度达到97%，强夯后的地基均匀密实。
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图5 重型击实试验曲线
2.5.3 动力触探以及标贯分析
在夯击效果好的南区3个点进行动力触探原位测试，在位于①2-0层粘性素填土（检测深度为3m），重型动力触探试验锤击数（修正值）N63.5=6-8击/10cm，重型动力触探平均锤击数达到7.2击以上，强夯后提高180%，标准贯入试验实测锤击数（修正值）标准值
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=12.9击。①8-0为吹填粉细砂（检测深度9m），其
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=10.5击，强夯后对地基强度的加强有一定效果，但相比表层土不明显。
将①2-0层粘性素填土标贯试验结果与平板载荷试验结果相比较，根据当地经验，二者结果基本一致，故而认为强夯处理后的杂填土可满足容许承载力
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的要求，可满足设计要求。
3 结语
1）2块试验区表层6m填土平均夯沉量约为120cm，表层填土孔隙比平均值由
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=1.13降为0.68，振冲密实效果明显。
地基础后的压缩系数平均值
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=0.23
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，压缩模量平均值
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=6.9
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，表层土的压缩性得到明显改善，能有效减少工后沉降。
2）采用强夯处理后，试验块的土体强度得到提高，根据平板载荷试验结果，地基承载力平均值由80kPa提高至190kPa，承载力提高幅度较大，能满足设计对地基承载力的要求。但施工过程中需要控制好含水量，其中1试验点土体呈饱和状态，导致承载力提高不明显。
综上所述，采用强夯法处理该回填土场地效果良好，能显著降低地基土的孔隙比，改善地基土的压缩性，减少工后沉降，提高地基土的承载力，且费用低廉，施工简单。
参考文献：
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