高能级强夯置换在软基处理中的应用
李健华 程路
摘 要：论文介绍了高能级强夯置换在某港区地基处理中的应用实例，对各种不利因素情况下的强夯参数及工艺、技术方法等进行了研究，对出现的各种质量问题进行了总结。
关键词：高能级强夯置换；软土处理；质量控制
中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）4-0049-02
1 前言
随着近年来施工工艺与施工机械的不断改进，各种大型工业建筑物不断地出现，对地基承载力的要求也越来越高。高能级强夯置换处理软土地基法因此得到广泛应用，因其施工工艺与强夯法相似，固也是强夯法加固软土地基的一种衍生方法。在强夯置换过程中，土体结构破坏，但随着时间的增加，土体结构强度会得到恢复。粒料墩一般都有较好的透水性，使土体中超孔隙水压力消散，产生固结。强夯置换解决了强夯的局限性，两种方法相结合，得到了越来越多的应用。
本文以寿光港液化品油罐区工程地基处理为例，针对性地进行高能级强夯置换处理粉土地基的研究，主要内容如下：
2 工程实例
2.1 工程概况
以寿光港液体化工储运项目成品油罐区工程地基处理为例，项目主要建筑包括2座5000消防水罐、16座7000油罐、综合办公楼、变电所、消防泵房、消防车库及控制室、汽车装卸车台等构筑物。施工处理场地土质以粉土和粉质粘土为主。
2.2 设计标准
对于消防水罐和油罐，设计定为15000KN·m高能级强夯置换施工。设计工艺如下：
第一遍15000KN·m能级强夯夯点以12m为半径圆形布点，在靠近罐直径边缘的位置局部调整夯点位置，确保第一遍置换点全部位于储罐中心位置及环墙基础下；
第二遍15000KN·m能级强夯夯点为第一遍夯点中间布点。收锤标准：最后两击的平均夯沉量不大于30cm；
第三遍8000KN·m能级强夯置换，夯点为第二遍夯点正中间插点，正方形布点，夯点间距5.3m；收锤标准：最后两击平均夯沉量不大于20cm；
第四遍4000KN·m能级强夯，夯点为第三遍夯点中间插点，正方形布置，夯点间距5.3m。收锤标准：最后两击平均夯沉量不大于10cm。满夯能级为1500KN·m，每点两击，夯两遍，夯印要求搭接1/3面积，满堂处理。第四遍点夯以及满夯为低能级施工，本文不做讨论。图1为高能级强夯置换布点图
2.3 施工工藝
2.4 施工质量控制
（1）正式施工前，应进行试夯试验以确定单击能夯点的夯击次数等参数。
（2）开夯前应检查夯锤的质量和落距，以确保单击夯能符合设计要求。
（3）在夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差及时纠正。
（4）按要求检查每个夯点的夯击次数，每击的夯沉量。
（5）施工过程中，应对各项参数及情况进行详细记录。
（6）施工后，综合分析测量记录，然后做出初步评价，并进行总结。
2.5 出现的问题及解决措施
2.5.1 墩长达不到设计墩长
2013年1月进行试夯区高能级强夯施工，试夯区表层0.8～6.5m内为素填土，素填土以下为粉土和粉质粘土。由于降雪天气，试夯区场地含水量较大。当填料厚度不超过夯坑深度的1/3时，出现吸锤现象。为保证施工的正常进行，将第一次填料填满夯坑，之后填料厚度为夯坑深度的1/2～2/3左右。同时，进场石料含泥量、含水量偏大，且天气较冷，石料结冻。为保证强夯质量，停锤控制标准改为：倒数第三击夯沉量不大于40cm，最后两击平均夯沉量不大于30cm。检测结果为：夯点承载力达到设计要求，但墩长和处理深度略小于设计要求。
在3月份正式施工时，场地施工条件和石料质量均有所提高，为保证墩长和处理深度均达到设计要求，第一次填料厚度为夯坑深度的1/2左右，之后填料深度为夯坑深度的1/3左右。同时，停锤控制标准改为：最后两击的平均夯沉量不大于20cm，且夯点累计夯沉量不小于9米。检测结果为：所有处理场地承载力满足设计要求，有效加固深度大于10m，也均满足设计要求。
原因分析：①强夯置换施工时，一次填料较多，施工过程中只能对置换料和软基起到挤密和压缩作用。②软基侧向约束力小，施工时置换料向两侧挤出，无法送料至设计深度。
防治措施：尽量减小一次填料的厚度。夯坑填料坚持“少喂料，喂好料”的原则，每次填料厚度不超过夯坑深度的1/3～1/2。
2.5.2 夯击过程中出现夯锤歪斜，造成夯击能损失
夯锤在下落过程中，锤体倾斜，夯击能损失；同时，在一个夯点的多次夯击过程中，脱锤时脱钩器摆动较大，导致夯锤落点出现偏移，处理面积加大，处理效果变差。
原因分析：脱钩器不灵敏，挂钩与夯锤吊钩间的摩阻力大，脱钩时造成夯锤偏斜落下。夯锤为柱锤时，重心较高或重心偏离轴线，造成施工时出现夯锤偏斜。夯坑内填料面为斜面，填料不密实。
防治措施：①改善脱钩器，保证脱钩灵敏，定期在挂钩和夯锤吊钩处涂抹润滑油。②更换符合要求的夯锤。定期清理夯锤透气孔。③夯坑填料时，保证填料体积相对均匀，填料后，对填料平面进行整平。同时，在提锤前，使用夯锤轻压填料面，保证填料的密实。
2.5.3 石料质量不佳导致处理效果差
2012年12月降雪较多，石料含泥量、含水量大，石料结冻，在强夯置换施工过程中，夯坑吸锤，强夯置换效果较差。2013年3月进场石料多为针片状，在施工过程中，夯坑多次填料，仍达不到停锤标准。同时，在使用铲车填料过程中，铲车对夯坑周边碾压，导致周围土体塌落，夯坑内泥土增多，影响置换效果。
防治措施：①在施工前，对强夯场地内的雪进行清除。在填料时，将石料表面雪层清除，对石料进行筛选，尽量选用未结冻的石料。②禁止使用强度较低的针片状石料。③在使用铲车填料过程中，铲车距离夯坑一定距离时便倾倒石料。由于夯坑较大，需填料次数较多，禁止在同一地点多次填料，以减少对夯坑周围土体的碾压。
2.5.4 雨季对强夯置换的影响
2013年5月阴雨天气较多，施工现场低洼处出现积水，部分夯坑内出现少量积水。
防治措施：①在施工现场周围开挖排水沟，保证场地内排水通畅，防止场地外的积水汇流到施工场地内。②随时掌握天气情况，降雨前用压路机碾压场地，特别是夯坑已回填的场地，防止雨水下渗。对于场地低洼处或夯坑内积水，应立即用污水泵排出，防止场地或夯坑长时间浸泡。③降雨后，不应立即强夯施工，地表无积水条件下晾晒2天后，主夯和原点加固夯施工方可进行；晾晒3天后，满夯施工可进行。
2.6 质量检验
检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。检验墩直径与深度应符合设计要求。
强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于粉土和粘性土地基可取14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。
强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验应采用除单墩荷载试验检验外，也应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化。
竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对于场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%，且不少于3点。
3 结语
本文通过对高能级强夯置换法在港区软基处理中的实际工程应用研究，对施工工艺、参数确定、质量问题及预防措施等进行了总结，为同类型地基处理方法提供了一些参考。
参考文献：
[1]张成光.抛石挤淤及强夯置换在软基处理中的应用[J].水运工程，2015（01）.
[2]宋振涛，肖国挺.强夯置换在处理淤泥质粘土中的应用[J].天津建设科技，2014（03）.
[3]应付钊.吹填土场地中的特殊高能级强夯置换技术[J].施工技术，2017（07）.
摘 要：论文介绍了高能级强夯置换在某港区地基处理中的应用实例，对各种不利因素情况下的强夯参数及工艺、技术方法等进行了研究，对出现的各种质量问题进行了总结。
关键词：高能级强夯置换；软土处理；质量控制
中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）4-0049-02
1 前言
随着近年来施工工艺与施工机械的不断改进，各种大型工业建筑物不断地出现，对地基承载力的要求也越来越高。高能级强夯置换处理软土地基法因此得到广泛应用，因其施工工艺与强夯法相似，固也是强夯法加固软土地基的一种衍生方法。在强夯置换过程中，土体结构破坏，但随着时间的增加，土体结构强度会得到恢复。粒料墩一般都有较好的透水性，使土体中超孔隙水压力消散，产生固结。强夯置换解决了强夯的局限性，两种方法相结合，得到了越来越多的应用。
本文以寿光港液化品油罐区工程地基处理为例，针对性地进行高能级强夯置换处理粉土地基的研究，主要内容如下：
2 工程实例
2.1 工程概况
以寿光港液体化工储运项目成品油罐区工程地基处理为例，项目主要建筑包括2座5000消防水罐、16座7000油罐、综合办公楼、变电所、消防泵房、消防车库及控制室、汽车装卸车台等构筑物。施工处理场地土质以粉土和粉质粘土为主。
2.2 设计标准
对于消防水罐和油罐，设计定为15000KN·m高能级强夯置换施工。设计工艺如下：
第一遍15000KN·m能级强夯夯点以12m为半径圆形布点，在靠近罐直径边缘的位置局部调整夯点位置，确保第一遍置换点全部位于储罐中心位置及环墙基础下；
第二遍15000KN·m能级强夯夯点为第一遍夯点中间布点。收锤标准：最后两击的平均夯沉量不大于30cm；
第三遍8000KN·m能级强夯置换，夯点为第二遍夯点正中间插点，正方形布点，夯点间距5.3m；收锤标准：最后两击平均夯沉量不大于20cm；
第四遍4000KN·m能级强夯，夯点为第三遍夯点中间插点，正方形布置，夯点间距5.3m。收锤标准：最后两击平均夯沉量不大于10cm。满夯能级为1500KN·m，每点两击，夯两遍，夯印要求搭接1/3面积，满堂处理。第四遍点夯以及满夯为低能级施工，本文不做讨论。图1为高能级强夯置换布点图
2.3 施工工藝
2.4 施工质量控制
（1）正式施工前，应进行试夯试验以确定单击能夯点的夯击次数等参数。
（2）开夯前应检查夯锤的质量和落距，以确保单击夯能符合设计要求。
（3）在夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差及时纠正。
（4）按要求检查每个夯点的夯击次数，每击的夯沉量。
（5）施工过程中，应对各项参数及情况进行详细记录。
（6）施工后，综合分析测量记录，然后做出初步评价，并进行总结。
2.5 出现的问题及解决措施
2.5.1 墩长达不到设计墩长
2013年1月进行试夯区高能级强夯施工，试夯区表层0.8～6.5m内为素填土，素填土以下为粉土和粉质粘土。由于降雪天气，试夯区场地含水量较大。当填料厚度不超过夯坑深度的1/3时，出现吸锤现象。为保证施工的正常进行，将第一次填料填满夯坑，之后填料厚度为夯坑深度的1/2～2/3左右。同时，进场石料含泥量、含水量偏大，且天气较冷，石料结冻。为保证强夯质量，停锤控制标准改为：倒数第三击夯沉量不大于40cm，最后两击平均夯沉量不大于30cm。检测结果为：夯点承载力达到设计要求，但墩长和处理深度略小于设计要求。
在3月份正式施工时，场地施工条件和石料质量均有所提高，为保证墩长和处理深度均达到设计要求，第一次填料厚度为夯坑深度的1/2左右，之后填料深度为夯坑深度的1/3左右。同时，停锤控制标准改为：最后两击的平均夯沉量不大于20cm，且夯点累计夯沉量不小于9米。检测结果为：所有处理场地承载力满足设计要求，有效加固深度大于10m，也均满足设计要求。
原因分析：①强夯置换施工时，一次填料较多，施工过程中只能对置换料和软基起到挤密和压缩作用。②软基侧向约束力小，施工时置换料向两侧挤出，无法送料至设计深度。
防治措施：尽量减小一次填料的厚度。夯坑填料坚持“少喂料，喂好料”的原则，每次填料厚度不超过夯坑深度的1/3～1/2。
2.5.2 夯击过程中出现夯锤歪斜，造成夯击能损失
夯锤在下落过程中，锤体倾斜，夯击能损失；同时，在一个夯点的多次夯击过程中，脱锤时脱钩器摆动较大，导致夯锤落点出现偏移，处理面积加大，处理效果变差。
原因分析：脱钩器不灵敏，挂钩与夯锤吊钩间的摩阻力大，脱钩时造成夯锤偏斜落下。夯锤为柱锤时，重心较高或重心偏离轴线，造成施工时出现夯锤偏斜。夯坑内填料面为斜面，填料不密实。
防治措施：①改善脱钩器，保证脱钩灵敏，定期在挂钩和夯锤吊钩处涂抹润滑油。②更换符合要求的夯锤。定期清理夯锤透气孔。③夯坑填料时，保证填料体积相对均匀，填料后，对填料平面进行整平。同时，在提锤前，使用夯锤轻压填料面，保证填料的密实。
2.5.3 石料质量不佳导致处理效果差
2012年12月降雪较多，石料含泥量、含水量大，石料结冻，在强夯置换施工过程中，夯坑吸锤，强夯置换效果较差。2013年3月进场石料多为针片状，在施工过程中，夯坑多次填料，仍达不到停锤标准。同时，在使用铲车填料过程中，铲车对夯坑周边碾压，导致周围土体塌落，夯坑内泥土增多，影响置换效果。
防治措施：①在施工前，对强夯场地内的雪进行清除。在填料时，将石料表面雪层清除，对石料进行筛选，尽量选用未结冻的石料。②禁止使用强度较低的针片状石料。③在使用铲车填料过程中，铲车距离夯坑一定距离时便倾倒石料。由于夯坑较大，需填料次数较多，禁止在同一地点多次填料，以减少对夯坑周围土体的碾压。
2.5.4 雨季对强夯置换的影响
2013年5月阴雨天气较多，施工现场低洼处出现积水，部分夯坑内出现少量积水。
防治措施：①在施工现场周围开挖排水沟，保证场地内排水通畅，防止场地外的积水汇流到施工场地内。②随时掌握天气情况，降雨前用压路机碾压场地，特别是夯坑已回填的场地，防止雨水下渗。对于场地低洼处或夯坑内积水，应立即用污水泵排出，防止场地或夯坑长时间浸泡。③降雨后，不应立即强夯施工，地表无积水条件下晾晒2天后，主夯和原点加固夯施工方可进行；晾晒3天后，满夯施工可进行。
2.6 质量检验
检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。检验墩直径与深度应符合设计要求。
强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于粉土和粘性土地基可取14～28d。强夯置换地基间隔时间可取28d。
强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验应采用除单墩荷载试验检验外，也应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化。
竣工验收承载力检验的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对于场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的l%，且不少于3点。
3 结语
本文通过对高能级强夯置换法在港区软基处理中的实际工程应用研究，对施工工艺、参数确定、质量问题及预防措施等进行了总结，为同类型地基处理方法提供了一些参考。
参考文献：
[1]张成光.抛石挤淤及强夯置换在软基处理中的应用[J].水运工程，2015（01）.
[2]宋振涛，肖国挺.强夯置换在处理淤泥质粘土中的应用[J].天津建设科技，2014（03）.
[3]应付钊.吹填土场地中的特殊高能级强夯置换技术[J].施工技术，2017（07）.
