刘桑梓

（湖南省勘测设计院，长沙 410000）

现代工程建设中，用地日趋紧张，开山平地的情况越加常见，难免遇到回填土地基处理问题。对于此类填土地基，强夯法是最常用、最经济的处理方法，其特点是施工设备简单、施工速度快、适用范围广、经济效果显著，它具有极大的推广应用价值，本文着重就强夯处理填土地基试验展开详细分析。

1 强夯法加固原理

强夯法也被称为动力固结法，可以用于地基加固，其主要是将10～60 t（最重可达200 t）的重锤提升，高度控制在10～40 m，通过自由下落的方式实现机械能与冲击能转换，一般能量值为500～18 000 kN·m，以此冲击地基土，达到减小土的压缩性、不均匀沉降以及提高地基土承载力的目标。

图1 强夯时地基土体的加固变化规律

根据地基土类型的不同，强夯法加固原理分为两种：动力压密和动力固结。一是根据动力压密原理，通过给予非饱和地基土一个冲击力，改变地基土孔隙率，实现土体结构的重新组合，有效增强地基土承载力。二是针对饱和地基土，基于动力固结原理，具体夯实过程分为5 步：动应力促使孔隙水溢出→地基土中气体释放→压缩地基土→饱和土局部液化→饱和土触变恢复。

经过多年的实践，强夯法已经在碎石地基、黏性土地基、砂土地基、杂填土地基、湿陷性黄土地基中得到广泛应用[1]。本文主要从填土地基的角度出发，对强夯法的应用进行试验分析，探讨强夯处理效果，为类似工程提供有价值的参考。

2 强夯处理填土地基试验方法

根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012），对于强夯地基，应使用静载试验、其他原位测试、室内土工试验等方法，综合评定其承载力，且可利用动力触探或标准贯入试验、静力触探、室内土工试验等方法确定夯后地基的均匀性。

2.1 浅层平板荷载试验

浅层平板荷载试验主要用于填筑体表层地基土强夯后地基承载力检测，其原理是保持填土地基天然状态，模拟设计要求的荷载条件，采用一定面积的承载板向地基施加竖向荷载，根据荷载与沉降量的关系，判定强夯处理后填土地基的承载力特征值。

试验中主要采用油压千斤顶加荷，现场千斤顶的反力多以强夯机作为配重解决；采用慢速维持荷载法进行试验加荷，每级荷载相对稳定后继续加下一级荷载，每级加载量为设计承载力特征值的2 倍的1/10，最终加载至设计承载力特征值的2 倍[2]；每次加载后均需要进行沉降观测，若沉降≤0.1 mm/h 且连续测定两次，则认为相对稳定，可继续下一级加载。当压力（P）与沉降（S）的关系曲线为平缓的光滑曲线时，取S/d＝0.010～0.015（d为承压板的直径）对应的荷载值，具体根据工程特点、实际压实质量进行确定，且要求在最大加载量的1/2 以内。

2.2 静力触探试验

静力触探试验指的是以静力将探头压入土中，探头内设有力传感器，电子量测器可记录探头受到的贯入阻力[3]。根据贯入阻力与土层性质的关系，可判断土层工程性质。此方法需依赖岩土工程师的工程经验、地区经验并与荷载试验成果进行对比，属于一种经验法。在对填土地基进行检测时，检测深度要至少超过分层回填厚度1 m，静力触探试验必须提交比贯入阻力（Ps）-深度（h）关系曲线。

2.3 室内土工试验

对填土地基强夯处理效果进行检测时，可采取土试样进行土工试验。室内土工试验可提供各种常规物理力学参数，如含水量、比重、天然密度、干密度、孔隙比、饱和度、液限、塑限、压缩系数和压缩模量等，通过上述参数的对比，可判断强夯处理效果[4]。

2.4 重型圆锥动力触探试验

重型圆锥动力触探试验是一种常规的原位测试方法，主要利用一定质量的落锤（63.5 kg）、一定高度的自由落距（76 cm）将标准规格的探头（直径74 mm、锥角60°）打入地层，读取每贯入10 cm 的读数，根据贯入难易程度对土层地质进行评价。

3 强夯处理填土地基试验与效果分析

3.1 场地概况

本项目位于半挖半填区域，强夯处理面积21 万m2。此填方区由开山填土堆填而成，其母岩为泥质砂砾岩，填土组成包括卵砾石、砂粒、黏性土。主要地层分布如下：第①层为填土（），第②层为粉质黏土（），第③层为残积土（），第④1层为强风化泥质砂砾岩（），第④2层为棕红色中风化泥质砂砾岩（）。其中，第①层填土是地基处理的主要加固土层，层厚为0.2～20.0 m，呈棕红色，由人工堆填而成，局部夹杂少量的植物根茎。此部分填土土质不均、变形大、压缩性大、强度低、孔隙大，具有湿陷性。

3.2 强夯设计方案

本项目填土地基强夯处理要求地基承载力标准值≥150 kPa、压缩模量≥9.0 MPa，基本消除填土自重固结，满足一般建筑物、道路建设要求。通过试夯，根据实际场地填土厚度，场地可划分为5 块区域，不同区域强夯设计参数如表1所示。

表1 不同区域强夯设计参数

3.3 强夯处理工艺

本项目强夯处理工艺流程如下：平整场地→测量放点→第一遍点夯→回填推平，测量并恢复点位→第二遍点夯→回填推平，测量并恢复点位→第三遍点夯→回填推平，测量并恢复点位→满夯推平、碾压，测量场地高程→检测→竣工验收。在整个强夯过程中，要详细记录填料情况，且夯点放样误差必须≤5 cm，若发现偏锤，必须重新对点；若夯坑积水，及时抽出并回填石料，然后继续施工；两边夯击需要间隔1～2 周[5]。

3.4 强夯处理填土地基试验方法

为对强夯处理效果进行评价，本项目在夯前、夯后均进行了重型圆锥动力触探测试、瑞雷波测试、压实度测试以及室内土工试验，夯后增加了浅层平板荷载试验。

3.4.1 重型圆锥动力触探试验

共开展98 组试验，绘制锤击数（N63.5）-深度（h）对比曲线。

3.4.2 瑞雷波试验

采用多道面波分析法（MASW）进行试验，选用SWS-7S 型工程检测仪、4 Hz 面波专用传感器，采样间隔0.125 ms，记录长度为2 048 点，滤波方式为全通，每个测点至少重复取值3次，绘制夯前、夯后频散曲线。

3.4.3 压实度试验

考虑场地内道路修建，夯前、夯后要对回填土表层进行压实度试验。

3.4.4 室内土工试验

室内土工试验包括常规固结压缩试验、湿陷性试验。

3.4.5 浅层平板荷载试验

严格按相关规范开展浅层平板荷载试验，选用正方形刚性板（1.5 m×1.5 m），最大加载量为400 kPa，共测试92 个点，绘制P-S曲线。

3.5 强夯处理填土地基效果分析

动力触探试验结果显示，夯后填土动探平均击数增加44%～58%，土体密实度提高，且夯后平均变异系数减少，表明填土均匀性改善。对试验数据进行分层统计，结果显示，80%试验点表部0.5～1.0 m以上的浅层土体加固效果不佳，而加固影响深度内中部段土层加固效果好。

重型圆锥动力触探测试点附近测得的瑞雷波频散曲线显示，其拐点与动探试验数据基本一致，此工程区波速主要保持在210～250 m/s，而回填浅的区域和加固好的区域面波速度偏高。对比夯前、夯后面波速度，结果显示，夯后增幅为50%～80%，但是局部还欠均匀。根据浅层平板荷载试验，平均地基承载力特征值、变形模量分别为200 kPa、12 MPa（介于8～17 MPa）。经测定，夯前、夯后填土压实系数分别为0.73～0.89、0.90～0.93，侧面反映地基土的密实度夯后有所提高。

本次土工试验结果与现场原位测试、观测到的地面沉降情况不符，判断原因可能是场地填土不均，含有大量卵砾石，试验中剔除大块卵石对土样造成的扰动，试验结果不具有参考价值。

4 结语

在填土地基处理中，强夯法加固效果显著，具有设备简单、施工方便、工期短、费用低等优势，应用较为广泛。由工程实践经验分析可知，填土地基往往存在填土薄厚不一、时间不一、承载力低和压缩性大等特点，必须根据场地情况、试夯结果合理制定强夯方案，夯前、夯后做好动力触探试验、平板荷载试验和室内土工试验等，收集试验数据，通过数据对比分析，明确强夯处理效果与存在的不足，切实保证处理后的场地各项指标满足使用需求，为后续工作打下坚实的基础。