强夯置换法在丘陵山区地基处理中应用

　　【摘要】强夯置换法在处理丘陵山区地基中与一般的强夯相比可有效解决下部杂填土的密实度问题，较大幅度提高地基承载力及有效解决地基的不均匀沉降问题。该方法与其它相类似的地基处理方法相比较成本低、速度快具有明显的优势。
　　【关键词】强夯置换；承载力；减小沉降
　　1前言
　　鹤壁市属于太行山东麓的低山丘陵地区，地形坡度变化较大，地质条件较为复杂，特别是近几年在山区兴建多个工业小区及住宅小区多建在填方整平区。如何在这种地质条件下进行工程建设，提出经济合理、技术先进、工期较短的地基处理方案成为工程建设的关键。下面结合近年的工程实践经验，综合各种地基处理方法，提出了用柱锤强夯（置换）法来处理厚度较大的杂填土。
　　2场地工程第条件
　　鹤壁市金山镁业有限公司拟在东杨工业区建设新厂区，建筑物主要包括5条生产线，办公楼及5-6层砖混住宅楼组成。厂区为典型的低山丘陵地貌，为适合建设，该场地主要为挖土回填平整而成。填土主要由粘性土及泥灰岩块组成，在回填时未进行夯实，自身固结尚未完成。由于下部老土层位变化较大，导致填土厚度5-15米不等，天然地基显然不能满足要求，必须进行地基处理。设计方要求地基处理后承载力特征值不小于180kpa，建筑沉降变形满足国家规范要求。
　　3地基处理方案确定及设计
　　3.1地基处理方案的确定
　　对于大面积填土较厚的杂填土处理方法较多。其中较为常用的是换土垫层、预制桩、沉管灌注桩及人工挖孔桩、强夯等。对换土垫层法只适于填土较薄的地段，填土厚度不宜超过2米，而本场地最薄的填土也超过5米，不宜采用。而预制桩与沉管灌注桩因为持力层变化太大较难控制桩长，质量难以保证。同时填土尚未固结可导致较大的负摩擦力，在桩基设计中有较大困难；人工挖孔桩在框架结构的厂房中使用较多，但较为适宜的桩端持力层埋藏较深且井壁必须维护，工程造价较高；强夯法尽管造价低、工期快但在各种地处理方法中处理深度有限，本场地的地质条件较为复杂，一般上部的填土经夯实后能满足要求，但下部未固结的填土沉降变形仍较大，可能导致建筑物变形过大，此前建筑物在地基强夯后地基承载力检测能满足要求，但由于差异沉降过大导致建筑开裂的现象。因此为解决在强夯的基础上将下部杂填土进行有效处理，是地基处理能否成功的关键。
　　强夯置换法是将强夯锤的直径适当缩小，在强大夯击能作用下冲击成孔，再回填场地内杂填土或一些继配良好的坚硬粗颗粒材料（碎石、建筑垃圾、矿渣等），进行夯实，最后两击的夯沉量针对不同的夯击能不宜大于一定的数值且夯坑周围地面不应发生过大的隆起。夯击完成后下部形成较密的置换墩体。然后再对场地进行普遍强夯，这样置换墩体与夯实加密区形成共同作用体，既能有效提高土体承载力，又能降低地基的沉降变形。由于场地是就地取材作为墩体材料，工程造价相对其他方案可节省30—60%，工期也可较大幅度提高。
　　3.2试夯区实验
　　强夯置换法重点是解决下部杂填土的密实度，将低地基沉降变形量。本工程在设计前进行了墩体和墩间土的夯击参数试验、试夯前后标贯试验和干密度试验、试夯后静载试验等。施工中采用4000KN.m夯击能下最后两击的平均下沉量不超过100mm，地表强夯最后两击平均下沉量不大与400mm，夯击完成后墩体进行了静载试验，承载力特征值不小于180kpa。加固前填土的标贯击数1-3击，上部4米提高到8-12击，承载力明显提高。其中地基的主要受力层（3b范围内）击数提高明显，下部深层欠固结填土问题得到有效解决。试验表明此种地基处理方法能够满足设计要求。
　　3.3地基处理设计
　　强夯置换墩处理深度要求穿透填土层，墩体的布置尽量沿承重墙布置，宜采用等边三角形或正方形布置，第一遍夯击点间距一般以3m间距布置。处理范围应大于基础范围，超出基础外缘的宽度不小于设计处理深度的1/2，并不宜小于3m。对于填土厚度大于15米的情况，一般情况下对于多层砖混楼地基附加应力因扩散效应至下部可不用考虑，框架结构的厂房可采用人工挖孔桩或复合载体夯扩桩等方法处理。
　　4强夯置换法施工的检测
　　4.1施工监测
　　开夯前应检查夯锤质量和落距，对夯点放线进行复核，按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量，发现偏差或漏夯应及时纠正。
　　.4.2质量检验
　　强夯置换后承载力检验除采用单墩载荷试验外，还采用重型动力触探查明置换墩着底情况和填土密度随深度变化情况。每个建筑地基检验数量不应小于墩点数的1%且载荷试验点不应少于3点，结果表明，承载力特征值不小于180kpa，墩体和墩间土的锤击数有明显提高，满足设计要求。
　　4.3 沉降观测
　　根据规范要求，从基槽开挖开始主体施工到建筑竣工后，定期进行观测，建筑物的沉降变形正常，最大沉降30mm，观测点的沉降差更小，完全满足规范要求。
　　5 结论
　　5.1 强夯置换法在丘陵山区处理较厚杂填土有很大的推广价值。该方法成本低、速度快，具有其他方法所无法相比的优势。基础可节约造价一半以上，工期大幅度提高。
　　5.2 该方法可有效解决下部杂填土的密实度，形成墩体和土体共同作用的复合地基，在提高承载力的同时，有效解决地基的不均匀沉降问题。
　　参考文献：
　　[1]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002
　　[2]地基处理技术郑俊杰华中科技大学出版社