13.2.1 強夯置換墩試驗方案應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計要求和地質(zhì)條件，先初步確定強夯置換參數(shù)，進行現(xiàn)場試夯，然后根據(jù)試夯場地監(jiān)測和檢測結(jié)果及其與夯前測試數(shù)據(jù)對比，檢驗置換墩長度和加固效果，再確定方案可行性和工程施工采用的強夯置換工藝、參數(shù)。
13.2.2 強夯置換墩復(fù)合地基的設(shè)計應(yīng)包括下列內(nèi)容：
    1 強夯置換深度。
    2 強夯置換處理的范圍。
    3 墩體材料的選擇與計量。
    4 夯擊能、夯錘參數(shù)、落距。
    5 夯點的夯擊擊數(shù)、收錘標準、兩遍夯擊之間的時間間隔。 
    6 夯點平面布置形式。
    7 強夯置換墩復(fù)合地基的變形和承載力要求。
    8 周邊環(huán)境保護措施。
    9 現(xiàn)場監(jiān)測和質(zhì)量控制措施。
    10 施工墊層。
    11 檢測方法、參數(shù)、數(shù)量等要求。
13.2.3 強夯置換處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計處理深度的1/3～1/2，且不宜小于3m。當要求消除地基液化時，在基礎(chǔ)外緣擴大寬度不應(yīng)小于基底下可液化土層厚度的1/2，且不宜小于5m。對獨立柱基，可采用柱下單點夯。
13.2.4 夯坑填料可采用塊石、碎石、礦渣、工業(yè)廢渣、建筑垃圾等堅硬粗顆粒材料，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30％。
13.2.5 強夯置換有效加固深度為墩長和墩底壓密土厚度之和，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗或當?shù)亟?jīng)驗確定。在缺少試驗資料或經(jīng)驗時，強夯置換深度應(yīng)符合表13.2.5的規(guī)定。

表13.2.5  強夯置換深度

13.2.6 夯點的夯擊擊數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試夯確定，試夯應(yīng)符合下列要求：
    1 墩長應(yīng)達到設(shè)計墩長。
    2 在起錘可行條件下，應(yīng)多夯擊少喂料，起錘困難時每次喂料宜為夯坑深度的1/3～1/2。
    3 累計夯沉量不應(yīng)小于設(shè)計墩長的1.5倍～2.0倍。
    4 強夯置換墩收錘條件應(yīng)符合表13.2.6的規(guī)定。

表13.2.6  強夯置換墩收錘條件

13.2.7 夯擊擊數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點夯1遍～2遍。對于滲透性較差的細顆粒土，夯擊擊數(shù)可適當增加，應(yīng)最后再以低能量滿夯1遍～2遍，滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊，錘印應(yīng)搭接1/3。
13.2.8 兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時間間隔，間隔時間應(yīng)取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間及擠密效果。當缺少實測資料時，可根據(jù)地基土的滲透性確定，對于滲透性較差的黏性土地基，間隔時間不應(yīng)少于2周～4周，對于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。
13.2.9 夯點間距應(yīng)根據(jù)荷載特點、墩體長度、墩體直徑及基礎(chǔ)形式等選定。墩體的計算直徑可取夯錘直徑的1.1倍～1.4倍。
13.2.10 起夯面標高、夯坑回填方式和夯后標高應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)埋深和試夯時所測得的夯沉量確定。
13.2.11 墩頂應(yīng)鋪設(shè)一層厚度不小于300mm的壓實墊層，墊層材料的粒徑不宜大于100mm。
13.2.12 確定軟黏性土和墩間土硬層厚度小于2m的飽和粉土地基中強夯置換墩復(fù)合地基承載力特征值時，其豎向抗壓承載力應(yīng)通過現(xiàn)場單墩豎向抗壓載荷試驗確定。飽和粉土地基經(jīng)強夯置換后墩間土能形成2m以上厚度硬層時，其豎向抗壓承載力應(yīng)通過單墩復(fù)合地基豎向抗壓載荷試驗確定。
13.2.13 強夯置換墩復(fù)合地基沉降可按本規(guī)范第5.3.1條～第5.3.4條的有關(guān)規(guī)定進行計算，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007的有關(guān)規(guī)定。夯后有效加固深度范圍內(nèi)土層的變形應(yīng)采用單墩載荷試驗或單墩復(fù)合地基載荷試驗確定的變形模量計算。
13.2.14 強夯置換墩未穿透軟弱土層時，應(yīng)按本規(guī)范公式（5.2.4）驗算軟弱下臥層承載力。

 

條文說明
 

13.2 設(shè)計

13.2.1 試夯是強夯置換墩處理的重要環(huán)節(jié)，試夯方案的完善與否直接影響到后續(xù)的施工過程和加固效果。試夯過程不但要確定施工參數(shù)，還要反饋信息校正設(shè)計，所以要進行加固效果的各項測試。
13.2.2 設(shè)計內(nèi)容應(yīng)在施工圖紙中明確，才能確保現(xiàn)場的施工效果。對施工過程中出現(xiàn)的異常情況，相關(guān)各方應(yīng)加強溝通，結(jié)合工程實際情況調(diào)整設(shè)計參數(shù)。
    墩體布置是否合理直接影響夯實效果，可根據(jù)上部荷載的要求進行選擇。對于大面積加固區(qū)域，可采用正方形、等邊三角形、正方形加梅花點布置。對于工業(yè)和民用建筑，可以根據(jù)柱網(wǎng)或承重墻的位置布置夯點。
13.2.3 由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴散作用和抗震設(shè)防需要，強夯置換處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，具體放大范圍可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型和重要性等因素確定。對于一般建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計處理深度的1/3～1/2，并不宜小于3m。對可液化地基，根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011的有關(guān)規(guī)定，擴大范圍不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m；對獨立柱基，當柱基面積不大于夯墩面積時，可采用柱下單點夯，一柱一墩。
13.2.4 墩體材料塊石過大過多，容易在墩體中留下比較大的孔隙，在建筑物使用過程中容易使墩間軟土擠入孔隙，導(dǎo)致局部下沉，所以本條強調(diào)了對墩體填料粒徑的要求。
13.2.5 強夯置換深度是選擇該方法進行地基處理的重要依據(jù)，又是反映強夯處理效果的重要參數(shù)。對于淤泥等黏性土，置換墩應(yīng)盡量加長。大量的工程實例證明，置換墩體為散體材料，沒有沉管等導(dǎo)向工具的話，很少有強夯置換墩體能完全穿透軟土層，著底在較好土層上。而對于厚度比較大的飽和粉土、粉砂土，因墩下土在施工中密度會增大，強度也有所提高，故在滿足地基變形和穩(wěn)定性要求的條件下，可不穿透該土層。
    強夯置換的加固原理相當于下列三者之和：強夯置換＝強夯（加密）＋碎石墩＋特大直徑排水井。因此，墩間和墩下的粉土或黏性土通過排水與加密，其性狀得到改善。本條明確了強夯置換有效加固深度為墩長和墩底壓密土厚度之和，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗或當?shù)亟?jīng)驗確定。墩底壓密土厚度一般為1m～2m。單擊夯擊能大小的選擇與地基土的類別有關(guān)，粉土、黏性土的夯擊能選擇應(yīng)當比砂性土要大。此外，結(jié)構(gòu)類型、上部荷載大小、處理深度和墩體材料也是選擇單擊夯擊能的重要參考因素。
    實際上有效加固深度影響因素很多，除夯錘重和落距外，夯擊擊數(shù)、錘底單位壓力、地基土性質(zhì)、不同土層厚度和埋藏順序以及地下水位等都與加固深度有密切的關(guān)系。鑒于有效加固深度問題的復(fù)雜性，且目前尚無適用的計算式，所以本條規(guī)定有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當?shù)亟?jīng)驗確定。
    考慮到設(shè)計人員選擇地基處理方法的需要，有必要提出有效加固深度，特別是墩長的預(yù)估方法。針對高飽和度粉土、軟塑～流塑的黏性土、有軟弱下臥層的填土等細顆粒土地基（實際工程多為表層有2m～6m的粗粒料回填，下臥3m～15m淤泥或淤泥質(zhì)土），根據(jù)全國各地50余項工程或項目實測資料的歸納總結(jié)（見圖12），并廣泛征求意見，提出了強夯置換主夯擊能與置換深度的建議值（見表13.2.5）。圖12中也繪出了現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79-2002條文說明中的18個工程數(shù)據(jù)。初步選擇時也可以根據(jù)地層條件選擇墩長，然后參照本圖選擇強夯置換的能級，而后必須通過試夯確定。同時考慮到近年來，沿海和內(nèi)陸高填方場地地基采用10 000kN·m以上能級強夯法的工程越來越多，積累了大量實測資料，將單擊夯擊能范圍擴展到了18 000kN·m，可滿足當前絕大多數(shù)工程的需要。
    需要注意的是表13.2.5中的能級為主夯能級。對于強夯置換法，為了增加置換墩的長度，工藝設(shè)計的一套能級中第一遍（工程中叫主夯）的能級最大，第二遍次之或與第一遍相同。每一遍施工填料后都會產(chǎn)生或長或短的夯墩。實踐證明，主夯夯點的置換墩長要比后續(xù)幾遍大。因此，工程中所講的夯墩長度指的是主夯夯點的夯墩長度。對于強夯置換法，主夯擊能指的是第一遍夯擊能，是決定置換墩長度的夯擊能，即決定有效加固深度的夯擊能。

圖12 強夯置換主夯擊能級與置換墩長實測值

13.2.6 夯擊擊數(shù)對于強夯設(shè)計來說是一個非常重要的參數(shù)，往往根據(jù)工程的具體情況，如壓縮層厚度、土質(zhì)條件、容許沉降量等進行選擇。當土體的壓縮層越厚、滲透系數(shù)越小，同時含水量較高時，需要的夯擊擊數(shù)就越多。國內(nèi)外目前一般采用8擊～20擊?？傊?，夯擊擊數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試夯確定，以夯墩的豎向壓縮量最大，而夯坑周圍隆起量最小為原則。如果隆起量過大，表明夯擊效率降低，則夯擊擊數(shù)適當減少。此外，還應(yīng)考慮施工方便，不會因夯坑過深而導(dǎo)致起錘困難等情況的發(fā)生。
    累計夯沉量指單個夯點全部夯擊擊數(shù)各夯沉量的總和。累計夯沉量為設(shè)計墩長的1.5倍～2.0倍是個最低限值，其目的是為了保證墩體的密實度，與充盈系數(shù)的概念有些相似，此處以長度比代替體積比，工程實測中該比值往往很大。
13.2.11 強夯置換墩復(fù)合地基上墊層主要是為了使地基土承受的荷載均勻分布，也與墩體的散體材料一起形成排水通道。粒徑不宜大于100mm是為了使墊層具有更好的密實度，便于壓實。
13.2.12 本條規(guī)定實際上是指在軟弱地基土，如淤泥等土體中不應(yīng)考慮墩間土的作用。強夯置換墩法在國外亦稱為動力置換與混合法（Dynamic replacement and mixing method），因為墩體在形成過程中大量的墩體材料與墩間土混合，越淺處混合得越多，可與墩體共同組成復(fù)合地基，但目前由于實際施工的不利因素，往往混合作用不強，墩間的淤泥等軟土性質(zhì)改善不夠，因此目前暫不考慮墩間土地基承載力較為穩(wěn)妥，也偏于安全。實際工程中，強夯置換墩地基淺層的承載力往往都能滿足要求，大部分工程是按照變形控制進行設(shè)計，因此此處建議不考慮軟黏土地基上墩間土地基承載力。
    如山東某工程采用12 000kN·m的強夯置換工藝（第一、二遍為12 000kN·m，第三遍為6000kN·m）進行處理，大致地層分布如下：0～2.2m為雜填土，2.2m～3.6m為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，3.6m～8.1m為吹填砂土，8.1m～13.0m為淤泥質(zhì)粉細砂，13.0m以下為強風(fēng)化花崗巖。試驗載荷板的尺寸為7.1m×7.1m，板面積為50.4m²，堆載量為31 000kN。柔性承壓板的中心位于第三遍夯點位置，承壓板四角分別放置于第一、二遍夯點1/4面積位置。試驗在鉆探、動力觸探和瑞利波測試的基礎(chǔ)上又進行了以下測試工作：①載荷板沉降觀測；②土壓力觀測；③孔隙水壓力觀測；④分層沉降觀測；⑤深層水平位移觀測；⑥載荷板板底土體豎向變形觀測（水平測斜儀）；⑦載荷板周邊土體隆起變形觀測。
    測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)在附加壓力達到600kPa時，平均沉降量為62mm，深度4m以下土體水平位移為2mm，荷載對周邊土體擠密作用小。夯后墩間土地基承載力特征值不小于300kPa，壓縮模量不小于20MPa。地基變形較為均勻，碎石置換墩承擔荷載的60％～80％，即載荷板所承受的荷載絕大部分傳遞至強夯置換墩上，因此軟黏土地基靜載試驗時暫不考慮墩間土地基承載力是符合實際受力情況的。