1、前言
　　強(qiáng)夯法處理地基由法國(guó)Louis  Menard技術(shù)公司在1969年首創(chuàng)，這種方法是使用吊升設(shè)備將很重的錘（一般為8~40t）起吊至較大高度（一般為8~40m）后，使其自由落下，產(chǎn)生巨大的沖擊能量（一般為1100~4000KJ，大可達(dá)10000KJ）作用于地基，給地基以沖擊和振動(dòng)，從而在一定范圍內(nèi)使地基的強(qiáng)度提高，壓縮性降低，改善了地基的受力性能。該項(xiàng)技術(shù)從1978年引入我國(guó)后，以為工程實(shí)踐所證實(shí)具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工速度快，加固效果好，造價(jià)低，適合處理的土質(zhì)類(lèi)別多等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)民用建筑、倉(cāng)庫(kù)、油罐、儲(chǔ)倉(cāng)、公路鐵路路基、飛機(jī)跑道等地基處理工程中，逐漸成為地基加固的首選方法。但是長(zhǎng)期以來(lái)，高飽和度粘土，由于強(qiáng)夯效果不顯著，也不穩(wěn)定，一直是強(qiáng)夯加固的禁區(qū)，影響了這種優(yōu)秀的加固方法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。2006年，我廠在加固處理兩臺(tái)三萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)罐地基時(shí)，采用強(qiáng)夯置換法加固飽和粉土及粘性土地基，取得了令人滿意的加固效果。
　　2、強(qiáng)夯置換法作用機(jī)理分析
　　強(qiáng)夯置換加固地基的原理是指用強(qiáng)夯法加固高飽和度粘性土及粉土?xí)r，在夯坑內(nèi)不斷填加石塊、碎石、或其它粗顆粒材料，強(qiáng)行夯入并排開(kāi)軟土，在軟土地基中形成大于夯錘直徑的碎石墩，這種碎石樁一方面有置換作用，使建筑物荷載向樁體集中；另一方面是強(qiáng)夯加密作用，在對(duì)碎石強(qiáng)夯過(guò)程中，通過(guò)碎石向下的不斷貫入，會(huì)使碎石樁下的土層受到?jīng)_擊能的影響，從而得到加密，另外碎石樁有一個(gè)向四周的側(cè)向擠出，也使樁側(cè)的土層得到了加固；再一方面，碎石樁也起到了一個(gè)特大直徑排水井的作用，由于強(qiáng)夯法加固細(xì)顆粒土?xí)r，是通過(guò)沖擊能的作用使地基土壓縮并產(chǎn)生裂隙，增加排水通道，使孔隙水順利逸出，隨著孔隙水壓力的消散而提高土體強(qiáng)度。但是飽和細(xì)顆粒土由于土中粘粒含量多，粒間結(jié)合力強(qiáng)，滲透性低，孔隙水壓力消散緩慢等原因，加固效果不顯著且不穩(wěn)定，所以工程界普遍認(rèn)為，在強(qiáng)夯處理這類(lèi)地基時(shí)必須給予排水的路徑。而強(qiáng)夯置換法夯入軟土中的碎石樁在夯實(shí)并擠密軟土的同時(shí)也為飽和土中的孔隙水的排出提供了順暢的通道，加速了軟土在強(qiáng)夯過(guò)程中和夯后的排水固結(jié)，提高樁間土的強(qiáng)度。
　　3、工程實(shí)例
　　3.1工程概況
　　中國(guó)藍(lán)星長(zhǎng)沙分公司渣油罐區(qū)進(jìn)行二臺(tái)油罐的建設(shè)，該工程由山東海成石化工程設(shè)計(jì)有限公司設(shè)計(jì)，罐容積30000m3,地基承載力特征值要求達(dá)到250KPa。根據(jù)地質(zhì)勘察單位的巖土工程勘察報(bào)告，該罐的天然地基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，所以采用強(qiáng)夯置換碎石樁和強(qiáng)夯法對(duì)地基進(jìn)行加固(見(jiàn)表1)。
　　3.2設(shè)計(jì)與施工
　　本工程采用強(qiáng)夯置換碎石樁和強(qiáng)夯法施工，先進(jìn)行強(qiáng)夯置換碎石樁后，再進(jìn)行強(qiáng)夯的點(diǎn)夯和滿夯施工。本工程的強(qiáng)夯置換分兩層進(jìn)行。第一層強(qiáng)夯置換采用排土與擠土強(qiáng)夯置換法施工，即先在夯點(diǎn)位置上挖一個(gè)直徑約2.4m、深約2~3m的坑填入碎石后施夯，施工時(shí)分五～六次填碎石，每次回填厚度為1.5m，并應(yīng)達(dá)到碎石置換樁的設(shè)計(jì)深度。第一層施工結(jié)束后回填粘性土，然后進(jìn)行第二層強(qiáng)夯置換施工，第二層強(qiáng)夯置換碎石樁采用夯錘直接夯坑填石置換方法，置換后再進(jìn)行強(qiáng)夯點(diǎn)夯和滿夯的施工。
　　施工參數(shù)：采用環(huán)向布點(diǎn)，間距4.5m；夯錘重：13.5t，夯錘直徑：2.2m，落距：15.0m，單擊夯擊能為：2025KN·m；平均樁體直徑為：2.6m，面積置換率為：0.32。
　　3.3加固效果分析
　　3.3.1承載力
　　施工結(jié)束后，檢測(cè)部門(mén)對(duì)強(qiáng)夯置換地基進(jìn)行了檢測(cè)，分別采用了載荷試驗(yàn)確定了碎石樁的承載力特征值為：fpk=500KPa，樁間土的承載力特征值為：fsk=150KPa，采用重型動(dòng)力觸探對(duì)碎石樁的著底及密實(shí)情況進(jìn)行了檢測(cè)，N63.5=26擊，檢測(cè)結(jié)果證明，加固后地基已完全滿足了設(shè)計(jì)要求。
　　3.3.2沉降觀測(cè)
　　在整個(gè)罐體完工后，進(jìn)行了加載試驗(yàn)，并進(jìn)行了沉降觀測(cè)，經(jīng)實(shí)測(cè)，罐的側(cè)壁沉降小為30mm，大為62mm，中心沉降也僅為75mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的允許沉降量。
　　4、結(jié)論
　　4.1強(qiáng)夯置換施工一般采用擠土置換法，即先夯出一個(gè)夯坑，然后向坑內(nèi)填入碎石，進(jìn)行強(qiáng)夯置換，這種施工工藝的缺點(diǎn)一是錘底面積?。ㄒ话沐N底靜壓力在100~200kpa之間），置換率低；二是容易使地面產(chǎn)生較大隆起，且置換深度有限。我們要根據(jù)大量的工程實(shí)踐，采用排土置換法，即在強(qiáng)夯置換前先挖一個(gè)直徑略大于夯錘直徑的坑，坑深3～4m，然后向坑內(nèi)填入碎石進(jìn)行強(qiáng)夯置換，這樣使用錘底靜壓力為30~50kpa的夯錘，即可使置換深度達(dá)到5～6m，而且使面積置換率大大提高，樁間土的隆起也大大減小。
　　4.2強(qiáng)夯置換的影響深度應(yīng)由置換樁的長(zhǎng)度和樁下被加密的土層組成，前面的實(shí)例中軟土層厚度為8m，而置換樁的長(zhǎng)度一般為7m（只有個(gè)別樁長(zhǎng)達(dá)到8m），根據(jù)該油罐加載試驗(yàn)的沉降觀測(cè)記錄，其沉降非常?。ㄒ?jiàn)沉降觀測(cè)曲線），由此可見(jiàn)，樁底的軟土得到了加密，使其承載力、沉降變形均得到了一定的改善。
　　4.3高飽和土所處的地域地下水位一般都比較高，經(jīng)強(qiáng)夯置換處理后的地基在使用過(guò)程中，樁間土極易受到地下水的侵蝕，而使其承載力降低，樁間土承載力的降低會(huì)減弱其對(duì)碎石樁的側(cè)限，碎石樁的承載力也會(huì)隨之降低。那么由于地基承載力的降低是否會(huì)使其上部的建筑物產(chǎn)生較大的附加沉降呢？由于現(xiàn)在的工程實(shí)踐較少，還無(wú)法得出結(jié)論，但從我們對(duì)前面談到的工程實(shí)例進(jìn)行的連續(xù)兩年的跟蹤觀測(cè)來(lái)看，未發(fā)現(xiàn)該油罐有異常的沉降。
　　強(qiáng)夯置換法綜合了強(qiáng)夯加固和復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)，且施工設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣泛。此法不僅用于房建工程，也適合于化工類(lèi)大型設(shè)備基礎(chǔ)等工程，而且具有速度快、效果顯著、節(jié)省投資、節(jié)約材料和加固效果好等優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的地基處理方式。