1、前言
　　強(qiáng)夯法處理地基由法國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，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。該項技術(shù)從1978年引入我國后，以為工程實踐所證實具有設(shè)備簡單，施工速度快，加固效果好，造價低，適合處理的土質(zhì)類別多等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)民用建筑、倉庫、油罐、儲倉、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。但是長期以來，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三萬立方米原油儲罐地基時，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，在對碎石強(qiáng)夯過程中，通過碎石向下的不斷貫入，會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)夯處理這類地基時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并擠密軟土的同時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)夯過程中和夯后的排水固結(jié)，提高樁間土的強(qiáng)度。
　　3、工程實例
　　3.1工程概況
　　中國藍(lán)星長沙分公司渣油罐區(qū)進(jìn)行二臺油罐的建設(shè)，該工程由山東海成石化工程設(shè)計有限公司設(shè)計，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告，該罐的天然地基承載力不滿足設(shè)計要求，所以采用強(qiáng)夯置換碎石樁和強(qiáng)夯法對地基進(jìn)行加固(見表1)。
　　3.2設(shè)計與施工
　　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，即先在夯點位置上挖一個直徑約2.4m、深約2~3m的坑填入碎石后施夯，施工時分五～六次填碎石，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)夯點夯和滿夯的施工。
　　施工參數(shù)：采用環(huán)向布點，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，檢測部門對強(qiáng)夯置換地基進(jìn)行了檢測，分別采用了載荷試驗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，采用重型動力觸探對碎石樁的著底及密實情況進(jìn)行了檢測，N63.5=26擊，檢測結(jié)果證明，加固后地基已完全滿足了設(shè)計要求。
　　3.3.2沉降觀測
　　在整個罐體完工后，進(jìn)行了加載試驗，并進(jìn)行了沉降觀測，經(jīng)實測，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一是錘底面積小（一般錘底靜壓力在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)大量的工程實踐，采用排土置換法，即在強(qiáng)夯置換前先挖一個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)由置換樁的長度和樁下被加密的土層組成，前面的實例中軟土層厚度為8m，而置換樁的長度一般為7m（只有個別樁長達(dá)到8m），根據(jù)該油罐加載試驗的沉降觀測記錄，其沉降非常小（見沉降觀測曲線），由此可見，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減弱其對碎石樁的側(cè)限，碎石樁的承載力也會隨之降低。那么由于地基承載力的降低是否會使其上部的建筑物產(chǎn)生較大的附加沉降呢？由于現(xiàn)在的工程實踐較少，還無法得出結(jié)論，但從我們對前面談到的工程實例進(jìn)行的連續(xù)兩年的跟蹤觀測來看，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，且施工設(shè)備、工藝簡單，適用范圍廣泛。此法不僅用于房建工程，也適合于化工類大型設(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，是一種比較理想的地基處理方式。