1 引言

強夯法是加固碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基的一種適用性廣、經濟高效、節(jié)能環(huán)保的處理方法，已在國內數千項工程中廣泛應用，取得了良好效果。我國自1975年開始介紹與引進強夯技術，1978年開始在工程中試用。由于我國地震高烈度區(qū)（可液化砂土區(qū)）、濕陷性黃土區(qū)和軟粘土區(qū)分布廣泛，近年來又廣泛開展了圍海造地，為強夯技術在我國的發(fā)展應用提供了良好的客觀現實條件。在這些區(qū)域的建設項目中，由于強夯技術的合理而有效應用，大大縮短了施工工期，節(jié)省了工程投資，取得了良好的經濟與社會效益。工程實踐表明，只要環(huán)境和地基條件適宜，強夯法是造價最省、工期最短的地基處理方法。

現行《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2012）中的最高能級為12000kN.m，《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）中為8500kN.m，而實際工程中，碎石土回填地基上的最高能級已經達到16000kN.m，目前正在進行18000~20000kN.m的試驗；濕陷性黃土地基上的最高能級已經達到12000kN.m，目前正在進行15000~17000kN.m的試驗，工程實踐的開展如火如荼；當然，工程界對強夯技術的發(fā)展也是見仁見智。那么在高填土和深厚濕陷性黃土等工程中是否有必要進行更高能級的強夯試驗和研究，其加固效果如何是當前工程界關心和思考的問題，也是世界范圍內亟待解決的重要課題。本文結合建設部“高能級強夯加固機理研究與專用機械研制”課題組的研究成果和工程實例，對高能級強夯技術的發(fā)展提出見解，并與行業(yè)內的專家學者共同探討。

2 國內工程與市場現狀

我國目前是全球最大的建設熱土，經濟的持續(xù)快速健康發(fā)展帶動了石油、化工、船舶、鐵道、電力、交通、物流以及房屋建設等多領域的蓬勃發(fā)展。同時由于我國“地少人多”的矛盾日漸突出，特別是沿海地區(qū)不僅人口稠密，且建設規(guī)模的迅速擴大，更凸顯了人均耕地面積少與建設用地緊缺的矛盾。與國際上其他國家一樣，我國在解決用地矛盾時已采用大規(guī)模的“圍海造地”、“填谷造地”等方法，這已成為沿海地區(qū)、山區(qū)解決用地矛盾的有效方法。圍海、填谷造地堆積起來的場地不僅非常疏松，而且還常夾雜有淤泥雜質，極不均勻，若不作處理，根本無法作為建設用地。國內大型基礎設施建設的發(fā)展和沿海城市填海造陸工程以及西部大開發(fā)，都給強夯技術的廣泛應用和發(fā)展提供了條件。據“九五”、“十五”期間強夯的增長速度預測，“十一五”期間每年需采用強夯法處理的地基有1800~2600萬m2。同時，我國近期又有多項大型基礎設施開工建設，“西部大開發(fā)”、“長三角”、“珠三角”、“環(huán)渤?！薄ⅰ氨辈繛场钡冉洕鷧^(qū)域的快速發(fā)展等都將帶動大批基礎設施建設項目，工程建設中的山區(qū)雜填地基、開山塊石回填地基、炸山填海、吹砂填海等圍海造地工程也愈來愈多，深厚填土工程也隨之越來越多，需要加固處理的填土厚度和深度相應也越來越大。

一是山區(qū)高填方工程，如某些開山填谷工程，最大填土厚度超過35m，遼寧、重慶、山西、河南和湖南等地約20余個重大項目的最大填土厚度超過了40m。這些項目一般工期緊，任務重，不容許實現5~8m一層的分層強夯，而且很多項目批復下來時場地已經一次性回填完成。為了使其地基強度、變形及均勻性等滿足工程建設的要求而最終選用了高能級強夯法進行處理。

二是拋石填海工程，其傳統地基加固做法是吹填完成后進行2~3年的真空預壓或堆載預壓。由于工期太長，且承載力提高有限，傳統做法無法滿足要求。此類“炸山填海”、“炸島填海”等工程中回填的拋石、海水對鋼材和混凝土的腐蝕性等問題都大幅增加了樁基的施工難道、工期和造價。也促成了高能級強夯的大量應用和快速發(fā)展，部分工程拋石和淤泥層的最大厚度達到了25m，如福建、廣東、山東、廣西、浙江等近30個國家重大工程項目，經方案經濟、技術、工期等綜合比選后采用了高能級強夯地基。

基于以上分析，不難看出，高能級強夯技術的發(fā)展是有其客觀基礎的，是一種必然趨勢，在很多情況下是唯一的選擇，這是不以人的意志為轉移的客觀現狀。目前，強夯法的應用在深度和廣度上都在進一步迅速發(fā)展中，市場前景廣闊。

3 高能級強夯應用和發(fā)展的客觀性

隨著工程建設的發(fā)展，高能級強夯越來越顯示出其應用和發(fā)展的客觀性和必然性。如甘肅省某大型石油化工場地，占地面積約80萬m2，濕陷性黃土的濕陷程度由上向下由Ⅱ級自重濕陷性黃土一直漸變為非濕陷性黃土，濕陷性黃土的最大底界埋深在16m左右。

設計要求消除全部濕陷性，根據黃土地區(qū)經驗，可用于本場地的地基處理方法有墊層法、強夯法、擠密法和預浸水法。墊層法僅適用于淺層處理，預浸水法可消除濕陷性，但其僅為一種初步處理，處理后還需要二次處理以消除過大的工后沉降，需水量較大，質量不宜控制，施工前需要場地大量鉆孔以加快浸水，浸水后場地恢復時間長。因此本工程以30000m3原油罐和工業(yè)廠房的地基處理為例分別對采用強夯法和擠密法做了技術經濟工期對比。

若以30000m3油罐為例進行經濟對比分析，處理要求承載力≥250kPa，消除16m范圍內黃土的濕陷性。若采用擠密法法處理：樁徑400mm，間距1m，正方形布置，歷經鉆孔、灰土拌和、擠密三道工序，按樁長16m計算，地基處理的費用約為211萬，工期約2個月。若采用16000kN.m高能級強夯法一次處理，處理面積放大至2642m2。地基處理總造價約為53萬，預計工期約為30天。若采用分層強夯法，先開挖6m深，采用8000kN.m強夯后，再回填采用6000kN.m強夯，地基處理和土方開挖回填總造價約為70萬，預計工期約為50天。

若以24×96m工業(yè)廠房為例進行經濟對比分析，處理要求承載力≥200kPa，消除10m范圍內黃土的濕陷性。若采用擠密法處理：樁徑400mm，間距1m，按樁長10m計算，地基處理的費用約為133萬，工期約為2個月。若采用8000kN.m高能級強夯法進行處理，地基處理總造價約為27萬，預計工期約為25天。

從以上分析可以看出，對油罐地基，16000kN.m高能級強夯法一次處理與擠密法相比，費用約為1/4，工期約為1/3。與分層強夯法比較，費用節(jié)省1/4，工期節(jié)省60%。對工業(yè)廠房地基，8000kN.m高能級強夯法與擠密法相比，費用節(jié)省了4/5，工期節(jié)省了60%。本場地的地基處理方案經過黃土地區(qū)多位專家的多次技術、經濟、工期論證后，最終選用了客觀可行的、性價比最優(yōu)的方法——最高能級達16000kN.m的高能級強夯法進行地基處理。

4 高能級強夯應用和發(fā)展的唯一性

高能級強夯的應用和發(fā)展在某些大型項目中具有唯一性。在填海造地陸域形成時，如果回填碎石土深度較大，形成的地基比較疏松、空隙較大，而且隨造地規(guī)模增大，回填土厚度深達15m甚至20m以上。采用常規(guī)地基處理方法，難以處理，即使采用樁基，由于塊石影響，不僅施工難度較大，而且無法解決深厚填土的自重沉降問題。在這種情況，高能級強夯法是這種地基處理唯一可供選擇的方法，從這種意義上講，高能級強夯具有排他性和唯一性。

遼寧某大型船舶建造設施工程船體聯合工場地基處理工程，占地面積25萬m2，原陸域形成設計方案為先建壩攔水，抽水清淤，清理已回填區(qū)域的大量拋石，再炸山填海，且必須將塊石的粒徑均粉碎至5cm以內，最后對地基進行注漿處理，再做φ800灌注樁。由于考慮該場區(qū)回填層尚未固結，海積相的壓縮性比較高，承載力低。若采用樁基，有施工難度大，造價高，工期長等諸多困難，即使增加大量額外費用提高上部結構的剛度，也難以保證差異沉降滿足要求和變形協調。

在充分考慮該工程的地質資料、上部結構和荷載特點、變形要求、工期等的基礎上提出了唯一的、也是最優(yōu)的高能級強夯法進行處理的方案。在陸域形成過程中就省去了攔壩清淤、清理回填區(qū)域大量拋石和破碎塊石，而代以直接一次回填整體推進，不僅加快了陸域形成進度，而且大幅節(jié)省費用。施工中采用了異型錘聯合平錘高能級復合強夯的五遍成夯新工藝，不僅滿足了結構承載力要求，而且大幅減小了回填碎石土的差異沉降。該方案為建設單位節(jié)省了近2500萬元造價，縮短工期14個月。項目已投產三年，柱基和地坪最大沉降量僅1.5cm，效果良好。

另舟山某造船廠綜合倉庫及管子加工車間，由人工填土塘渣層和海相沉積的淤泥質軟土層組成，其中①1層即塘渣回填土，主要由凝灰巖塊石組成，炸山后直接回填，塊石徑10～100cm，呈棱角狀。①2層塘渣回填土，主要由粘土和塊石組成，粘土占60％，塊石徑10～150cm。②層淤泥，流塑，全場地分布。③層含砂礫粘性土，松散，砂礫占10％，局部相變?yōu)?/span>中粗砂。其下為全風化凝灰?guī)r。該項目采用表層2000kN.m低能級強夯后進行預鉆孔然后施打PHC管樁，鉆孔難度很大，樁基施工過程中30%樁被打壞，40%的樁達不到標高要求。廠房建成后3個月地坪和部分柱基沉降已經達到30cm，吊車卡軌，不得不投入大量資金多次進行維修。多個工程實例也證明了對開山石回填厚度較大地基高能級強夯法的唯一性和有效性。

5 高能級強夯應用和發(fā)展的必然性

高能級強夯法是隨工程需要應運而生的，隨國內大型基礎設施建設和沿海城市填海造陸工程擴大而發(fā)展的。近年來隨著技術的發(fā)展，我國自主研發(fā)的CGE系列高能級強夯專用機具得到應用，在很多大型石油、化工、船舶項目中得到應用，目前國產高能級強夯機施工能級最高可達25000kN.m。

在填海造地、開山回填碎石土地基處理中，由于碎石土顆粒較大、土質疏松，且厚度大多在10m以上。這種地基的處理以降低地基土的壓縮性、達到減少工后沉降為主要目的。采用其他方法或很難處理、效果太差，很難達到目的，或成本太高、工期太長，如堆載預壓方法少則半年，多則數年。而采用高能級強夯法可以一次性處理到位，工期可以大大縮短至3~5個月，根據目前已經完成的工程看，地基處理效果顯著。

目前，廣東、福建、廣西、浙江、山東、遼寧等沿海地區(qū)和西南部山區(qū)碎石填土地基大量采用高能級強夯法進行處理。如廣西某石化工程，占地面積近300萬m2，海岸丘陵地貌，場區(qū)內原有15座山包，人工整平后填土最大厚度約16m，該工程經多種地基處理方案的必選后采用了高能級強夯法，其中采用10000kN.m以上能級施工的面積達到了108萬m2。

6 高能級強夯應用和發(fā)展的經濟性

強夯技術不僅是一種節(jié)能環(huán)保的地基處理技術，而且如上文甘肅黃土地區(qū)項目的技術經濟工期比較中可以看出，在很多地基處理項目中具有不可比擬的性價比。如廣東某項國家重點工程(60萬m2開山石回填地基)，在進行地基處理方案的可行性分析時，為確定一種較為經濟合理的地基加固方案，根據地質情況在該場地共進行了三種地基加固方案的現場對比試驗：

(1)擠密碎石樁復合地基加固方案回填土地基經擠密碎石樁加固后，復合地基承載力可從100kPa提高到133~167kPa，平均僅提高50%，而費用高達200~300元/m2，平均每提高10kPa需要費用50元。如果該工程60萬m2回填土地基全部采用這種方法加固處理，總費用約為一億元，且工期大大延長，所以該方案不宜作為大面積地基加固方案。

(2)鋼筋混凝土樁基礎方案根據該工程的試樁結果，填方區(qū)回填土地基的鉆孔灌注樁承載力比挖方區(qū)同類鉆孔灌注樁承載力約低40%，這充分反映了4~8m厚的回填土對樁承載力的影響。再加上回填土濕陷性造成的負摩阻力影響，每根樁約有近一半的樁長不能發(fā)揮作用，按全部工程2萬根樁計算，將近一萬根樁被白白打入地下，浪費十分驚人，而且工期大幅度延長。所以，采用樁基礎也不合理。

(3)強夯法加固處理方案回填土地基經強夯加固后，地基承載力可從100kPa提高到200kPa左右，按50元/m2加固費用計算，平均每提高10kPa僅需費用5元/m2，成本僅是擠密碎石樁復合地基加固方案的10%，該工程60萬m2回填土地基如果采用強夯法加固處理，僅此一項就比擠密碎石樁復合地基加固方案節(jié)省投資數千萬元，與上述兩種方案相比，強夯法又可大大縮短工期，因此，只要地基條件和環(huán)境適宜，強夯法是造價最省、工期最短的地基處理方法。

7 高能級強夯設計施工的復雜性

強夯法，特別是高能級強夯法地基處理在很多項目中具有顯而易見的優(yōu)勢，但也不是放之四海而皆準的方法，必須因地制宜地進行設計和施工才能揚長避短，使其更好地為國民經濟建設服務。

人工回填或原始工程地質條件的復雜性、上部結構變形敏感性和承載力的差異性等均導致了強夯法設計的復雜性，而且能級較高時超出規(guī)范，面臨對工程經驗的依賴性。需要設計單位和施工單位引起重視，包括高能級強夯施工安全的復雜性都應有清醒的認識。

目前對于強夯法地基處理設計包括強夯法設計和強夯置換法設計，在進行具體方法設計前，應綜合考慮場地地層條件和軟弱層情況，上部荷載大小，對承載力和變形的要求，是一次處理到位還是預處理后還需做打樁等因素，選擇適宜的施工工藝。選定了施工工藝后，依據需加固土層厚度確定強夯能級，根據規(guī)范及經驗確定強夯主夯點間距，按照規(guī)范要求的強夯收錘標準進行試驗性設計，通過試驗夯判斷單點夯擊能是否合理，確定最佳單點夯擊擊數、主夯點間距等參數。

強夯法設計是一個“系統工程”，是一個變形與承載力雙控且以變形控制為主的設計方法，對于高能級強夯工程尤其如此。具體來講，強夯地基處理的設計要結合工程經驗和現場情況，主要從夯錘、施工機具選用、主夯能級確定、加固夯能級確定、滿夯能級確定，夯點間距及布置、夯擊遍數與擊數、有效加固深度、收錘標準、間歇時間、處理范圍、監(jiān)測、檢測、變形驗算、穩(wěn)定性驗算、填料控制、夯坑深度與土方量計算、減震隔振措施、降排水措施、墊層設計、基礎方案、結構措施等22個方面進行優(yōu)化設計。

強夯的有效加固深度既是反映地基處理效果的重要參數，又是選擇地基處理方案的重要依據。根據課題組在國內遼寧大連、廣西欽州、山東青島、遼寧葫蘆島、甘肅慶陽等所參與12000kN.m能級以上的工程經驗和洛陽大化纖、銅川新區(qū)、山西焦化、萬家寨引黃工程等黃土地區(qū)工程經驗，對于超規(guī)范強夯能級處理填土和原狀土地基的夯點間距及有效加固深度統計建議見表1（黃土參數另文表述），對于8000~16000kN.m能級強夯的收錘標準宜適當從嚴，必須確保單點總夯擊數才能確保加固效果。20000kN.m比10000kN.m能級增加了100%，有效加固深度僅增加了50%左右，成本卻增加了近100%。雖能級越高，有效加固深度越大，但僅靠能級增加得到的有效加固深度的增幅衰減明顯，故對要求有效加固深度更大的工程，不必一味地增加能級，可考慮分層處理或結合其它方法在技術經濟工期綜合比較后選擇采用。

8 強夯法的節(jié)能環(huán)保性

為了實現“十一五”期間建設領域節(jié)能目標，促進建設事業(yè)走資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的發(fā)展道路，建設部于2006年9月下發(fā)的《關于貫徹“國務院關于加強節(jié)能工作的決定”的實施意見》指出：“要發(fā)展綠色環(huán)保的施工方式，推廣應用資源節(jié)約型和環(huán)保型的施工方式，通過資料的綜合利用、資源短缺代用以及二次資源回用，降低對各類資源的消耗，減少建筑廢料和污染物的生產和排放”。

強夯法是一種節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材的地基處理方法，符合我國工程建設“資源節(jié)約性、節(jié)能環(huán)保性”發(fā)展方向。如在上文遼寧某船廠項目中，由于高能級強夯法合理而有效應用，直接節(jié)省鋼材1200噸，節(jié)省混凝土超過6萬m3。大連某石油倉儲項目，原設計6個10萬m3原油儲罐均采用鋼筋混凝土灌注樁基礎，樁徑800mm，樁長13m，承臺800mm厚。實際施工時采用了高能級強夯法進行地基加固，直接節(jié)省鋼材2200噸，節(jié)省約48000m3混凝土。

按此比例推而廣之，如果全國每年有1000萬m2高能級強夯面積，總量可直接節(jié)省約80萬噸鋼材，900萬m3混凝土，360萬噸水泥。間接可節(jié)省120萬噸標準煤，960萬噸水，27720萬千瓦時電，因煤炭和電力消耗量的減少而減少煙粉塵排放700噸，SO2排放1.8萬噸，其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢和效果是顯而易見的。

9 結語

高能級強夯的應用和發(fā)展有其客觀性、必然性、排他性、經濟性、復雜性，強夯技術的應用，對于節(jié)約水泥、鋼材，降低工程造價，減少污染、保護環(huán)境、凈化人類生存環(huán)境等許多方面都有顯著優(yōu)點。多年工程實踐表明，強夯技術的廣泛應用有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護，是一種綠色地基處理技術，是滿足市場需求的市場選擇，其進一步的理論研究和工程應用必然使強夯這一經濟高效的地基處理技術更好地服務于我國的工程建設事業(yè)。

中國素有基建狂魔之稱，隨著經濟的發(fā)展，催生出一種新的建筑行業(yè)-強夯。強夯即為地基處理的第一步，夯實地基，讓建筑更加堅不可摧。隨之而來的強夯企業(yè)越來越多，如雨后春筍。東盛云就是其中的一位。

31年前的今天，東盛云的創(chuàng)始人王國昌先生還是一名巖土工程勘察技術人員，在國企的工作中，讓他萌生了，下海創(chuàng)業(yè)的念頭，說干就干，依然辭去工作，不顧家人阻攔，擠身到強夯基建的隊伍中。這一干就是幾十年。

剛開始，由于只懂技術，不懂市場，導致第一單生意，做虧了，王國昌笑著說；“做生意，就算自己虧了，也不能讓客戶有損失，商譽是企業(yè)立根之本”。懷著這顆初心，后來業(yè)務逐漸壯大，大家都稱他為“老王”，都說“做生意，我們不看公司，就看老王，老王辦事我們放心”，這個“老”的稱呼，不僅是對東盛云公司王國昌先生的認可，更是對東盛云公司技術和實力的認可，更是對東盛云深耕強夯產業(yè)的貢獻的鑒證。

31載，東盛云承接的項目有市級重點項目，省級重點項目，國家級重點項目，若干。公司擁有各類型號強夯施工設備30余臺，包括宇通ytqh600、ytqh450，杭重hzqh5000等先進大型設備，，廣泛用于工業(yè)廠房、機場、港口、公路、鐵路等建筑的各種復雜地形，1000-20000kn.m地基強夯處理，公司在大量的工程實踐中，積累了豐富的施工經驗和項目管理經驗，涉及工程達200余項，質量合格率95%。東盛云排水強夯憑著過人的技術和嚴格的管理規(guī)范，在多的項目中大放異彩，也讓東盛云在排水強夯領域占據一席之地，贏得了客戶的贊譽。

近年完成的強夯項目主要有：神農架機場項目、武深高速嘉魚段項目、武漢集裝箱碼頭項目、普洛斯現代物流園項目、黃岡碧桂園項目、東風汽車8萬輛商用車項目、中鐵重工聯合廠房項目、水布埡堆石面板壩壩基項目、中國海洋石油總公司惠州煉油項目、武當山現代影視城項目、寧德時代宜昌邦普產業(yè)園項目、貴州遵義（茅臺）糧食物流園、新洋豐集團工廠擴建項目、南昌大盾構機項目、福廈高鐵制梁場項目、安華集團擴建項目、勁牌酒業(yè)擴建項目、雄安新區(qū)項目、海格斯項目等。

這一個個項目記載著東盛云人走過的風風雨雨，也承載著東盛云人“做精品工程，創(chuàng)品牌豐碑”的初心和“重質量講信譽”的宗旨。在國家政策的領導下，東盛云人將用無悔的青春和熱血，續(xù)寫東盛云傳奇，不忘初心砥礪前行，為了更好的明天。

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