中建八局第二建设有限公司 上海市浦东新区 201306
摘要：文章结合浦东新区南汇新城海绵公园星空之镜DBO项目软基强夯施工的实践，在现场土质较差、多含淤泥质黏土、粉土及采用注浆钢管等方式处理软基价格过高的情况下，对通过试验采取强夯法施工对软基处理作用分析，提出轻夯多遍为特点的强夯法的适应条件，可为类似工程提供借鉴。
关键词：轻夯多遍；软基处理；强夯法
目前，软基处理方法有二十多种，如粉喷桩、水泥搅拌桩等各类打桩法，堆载或真空预压法，抛石、灌浆等灌注法，还有化学添加剂法、无奈的换土法、架空层法等等。方法虽多，但没有一种能够做到廉价、快速、有效地使土体真正足够地固结；且多造价高、工期长，不环保，“路补丁”随处可见。本文通过项目实例，采用轻夯多遍的强夯方式，对淤泥质黏土、粉土的处理上取得较好的成效。
1 工程现场施工条件及特点
本项目海绵公园位于临港二环城市公园带内，实施范围西起临港大道，东至在建道路，南侧为环湖北二路，北侧至环湖北三路。实施用地面积约为574658m2。本工程除示范区和邻近天文馆以外的一级园路地基采用轻夯多遍的强夯处理方案，强夯范围为公园一级园路宽度5米及园路两侧各3米。
一级园路结构层为30cm碎石+18cm水泥稳定碎石+12cm沥青混凝土。由于场内淤泥质土无法上机械施工，故在一级园路清表后回填建渣当做施工便道，且由夯锤直接作用在建渣上，对一级园路软基处理同时起到置换作用，更有利于一级园路地基承载力的加强。
经勘察揭露，施工范围内地基土属第四纪晚更新世及全新世沉积物，主要由粘性土、粉性土和砂土组成，分布较稳定，含云母，颗粒成分以石英、长石为主，夹少量薄层粘性土，土质不均，呈中密状态，中等压缩性。
2 地基加固处理的目的
本次采用轻夯（轻夯多遍工法）加固地基的主要目的为：
1、提高地基土的强度，提高地基承载力，达到并优于设计要求；
2、消除地基土不均匀沉降变形，减少工后维护费用；
3、在表层土不被破坏情况下，形成一定厚度超固结硬壳层和密实层，以及深层土体的触变影响层，起到应力扩散作用，从而大大降低工后沉降量；
4、优化基础步骤，处理后可节省造价，优化施工程序；
5、处理后的地基符合设计及业主要求。
3 轻夯多遍的理论及施工技术要点
对于软基的强夯工艺，其单击夯击能应当是先轻后重，逐级加能，轻重适度。因为淤泥质土的渗透性低、含水量高、强度低，为了减少强夯对软粘土的动力效应与土体宏观结构破坏，一开始先以较小的夯能将浅层土率先排水固结，使其强度增长，在表层形成“硬壳层”，有了这个“硬壳层”以后，就能承受更大的一些夯击能，就可以分级加大夯击能量，使动能向深层传递，促使深层软粘土排水固结。这就像滚雪球一样，让“硬壳层”逐渐加厚，加固深度逐渐增大。所谓“逐级加能，轻重适度”，即每级加能，既要保证土体不被夯坏、孔压消散快，又要加大夯能，达到最佳强夯效果，因此每级加能幅度都要适度。软基处理是在施工过程中应该加大沉降的，而不是限制沉降，沉降越大地基的承载越大，沉降越大地基的差异性越小，变形越小，沉降越大影响深度越深，沉降越大工后的沉降越小，直至达到我们设计要求的承载力及沉降要求。
为达到加固要求，应施加足够能量，所不同的是，按传统的强夯工艺，是先重夯，后轻夯，一次夯到位，按轻夯多遍工艺，必须先轻夯，后重夯，逐级加能，逐层到位，因而新工艺要求多遍少击。
轻夯多遍具有静力排水固结法和动力排水固结法的绝大部分优点，又克服了其主要缺点。原因之一是附加荷载问题，动荷载比静力法的超载（填土或真空预压）大几个数量级，而且在多次作用下固结更加充分；二是动态效果，反射拉伸波的作用使软土的渗透系统增大二个数量级，因而在短短几天超静孔隙水压力就完全消散。
所谓“轻夯”是指“逐级加能，轻重适度”，即每级加能，即要保证土体不被夯坏、孔压消散快，又要加大夯能，达到最佳强夯效果。因此，每级加能幅度都要适度。
所谓“多遍”，就是软基的强夯加固过程通过分遍夯击，并逐遍加大夯击能来完成。因而它于现行强夯工艺不同，不是一次夯到位，而是逐步加强，逐步加深，是一个逐层加固的过程，直至达到工程设计要求。
4 施工方案
1、轻夯（轻夯多遍工法）地基处理范围，在工程范围内。
2、场地回填砂土平整后（建议表层增加20～30cm建渣或碎石等硬质材料），采用轻夯（轻夯多遍工法）进行地基加固处理，控制标准由轻夯（轻夯多遍工法）及监控数据进行调整控制。
根据地勘报告，结合以往施工经验，初步施工参数如下：
1）在回填砂土完成后进行7遍“轻夯多遍”。
2）根据现场实际情况调整夯能、锤击数、布点形式。
3）能级：第一遍450～1500KN*m，锤重6～15T。第二遍700～2000 KN*m，锤重6～15T。第三遍10００～3０００KN*m，锤重１０～15T。第四遍１5００～３０００KN*m，锤重１０～15T。第五遍2０００～３０００KN*m，锤重１０～15T。第六遍20００～３０００KN*m，锤重１０～15T。第七遍2０００～３０００KN*m，锤重１０～15T。
以上数据根据现场调整。并采用柱形锤与平锤交叉施工。
4）为保证处理深度及浅表层土体不被破坏，将采用柱锤与平锤交叉施工。
3、夯点布置及间距
夯点布置为4m×4m正方形布置，夯锤直径为1.1m～2.5m，如下图：
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5 轻夯多遍对软基的作用分析
轻夯（轻夯多遍工法）实时调整施工参数，因软基存在较大差异性，对施工过程中各处软基不同的变化，调整施工参数，以达到：一、确保软基处理的整体施工质量；二、确保软基处理的均衡性，消除工后差异沉降。轻夯（轻夯多遍工法）施工过程中差异性施工，已根本杜绝了工后差异性沉降。
从载荷方面分析，施工过程已经用比工后附加载荷大二到三个数量级的载荷多次反复作用，地基已受到“预应力”，待夯完后间隔一定时间，触变固化完成后，持力层土强度很高。
从变形方面分析，地基已受到多次预加变形，因而项目建成后，消除了工后差异沉降。因为上层为超固结硬壳层，即使下部有差异沉降，由于土有“拱”效应，上表硬壳层上不会反映出这种差异沉降。
从处理地基液化方面分析，将夯锤提升到一定高度自由下落，以一定的“冲击能”作用在地基上，在地基土里产生巨大的冲击波，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基密实，从而提高强度，减小沉降，提高地基土的抗液化能力。
从工后沉降来说，其他工法无法在施工过程中预先完成工后沉降，轻夯（轻夯多遍工法）可以在施工过程中完成工后沉降。
因而，轻夯（轻夯多遍工法）可以在极短的时间内完成沉降，消除工程完成后的不均匀沉降，同时也消除工程完工后因为不均匀沉降所带来的巨额维修费用。
6 施工体会
“轻夯多遍”处理软土地基的方法具有静力排水固结法和动力排水固结法的绝大部分优点，又克服了其主要缺点。一是附加荷载问题，动荷载比静力法的超载（分层回填压实法或真空预压等）大几个数量级，而且是多次作用，因而固结更加充分；二是动态效果，通过反射拉伸波的作用，使软土的渗透系统增大，因而在短短几天超静孔隙水压力就可完全消散，确保加固质量。另外，本方法施工不会产生废弃物，也不需添加任何化学药剂，属于物理力学变化，不会对生态环境造成破坏，符合环境保护的要求。因而“轻夯多遍”排水固结法具有施工期短、工后沉降小、造价低、固结充分、施工环保、节约三材、效果明显等特点；轻夯多遍处理软土地基的方法适合在用于淤泥、淤泥质软土、高压缩性饱和黏性土、粉土等各种软基处理，具有广阔的应用范围。
参考文献：
[1] 郑颖人陆新，强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究.岩土工程学报。
[2] 刘立，浅谈强夯法在软基处理中的应用，科学与财富。
[3] CECS279-2010 强夯地基处理技术规程。
作者简介：
韦效玉（1990.06-），男，本科，助理工程师，建筑施工，中建八局第二建设有限公司。