強夯法處理濕陷性黃土地基

康雪俠　王　磊

摘要：濕陷性黃土地基是西北地區常見的一種工程地基。濕陷性黃土地區路基如果處理方法不當，將會引起地基不均勻沉降，危害結構物安全、穩定。本文就強夯法處理濕陷性黃土地基進行了論述。

關鍵詞：濕陷性黃土；地基處理；強夯法

1概述

黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而發生的顯著下沉的現象，稱之為濕陷。具有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土?！稘裣菪渣S土地區建筑規范》從工程角度作了明確劃分：將濕陷系數δs≥0．015的黃土定義為濕陷性黃土；將實測或計算自重濕陷量＞7 cm的濕陷性黃土定義為自重濕陷性黃土；將實測或計算自重濕陷量≤7 cm的濕陷性黃土定義為非自重濕陷性黃土。

2 黃土濕陷性的判定

濕陷性黃土的判定可用室內浸水側壓縮試驗來判定，把保持天然含水量和結構的黃土土樣，逐步加壓，達到規定的壓力，土樣壓縮穩定后，進行浸水，使含水量接近飽和，土樣就迅速下沉，達到穩定后，得到土樣的高度h?p，計算土的濕陷系數：

δs=（hp-h'p）/h0

式中： h0--土樣的原始高度；

hp--土樣在規定壓力p下，壓縮穩定后的高度；

h'p--土樣在壓力p作用下浸水，達到濕陷穩定后的高度。

《規范》規定δs≥0.015時為濕陷性黃土，否則為非濕陷性黃土。一般認為δs<0.03為弱濕陷性黃土，0.03<δs≤0.07為中等濕陷性黃土，δs>0.07為強濕陷性黃土。

3 常見的處理方法

根據濕陷性黃土的濕陷等級及濕陷層的厚度選用不同的處理方法：挖除換填和化學加固（一般有效處理深度1-2m,適用于面積不大的較淺土層）；躲過或直接傳力與持力層,常用的方法是：樁基礎， 以灌注樁為主，但處理費用一般較高；從結構上改變濕陷性黃土，從而消除黃土的濕陷性，對于不厚度的濕陷性土層則采用不同的處理方法。常見的處理方法有：沖擊碾壓（一般有效處理深度在4m以內）、強夯（一般有效處理深度可達到5-7m）、孔內強夯和孔內超強夯（一般有效處理深度可達到10m至10m以上）；對于深厚大面積的濕陷性黃土層，則有采用預浸水法或大直徑空心薄壁灌注樁法,其處理深度可達30m。

本文就結構上改變濕陷性黃土中的強夯法簡單談一下。

4 強夯處理

4.1 強夯的工作原理

強夯法又稱動力固結法，是以10t～40t的錘重從3～40m的高處自由落下沖擊路基，使路基在巨大的沖擊能作用下，產生很大的動應力和沖擊波，致使土中空隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點周圍一定深度（10～40m）內產生裂隙，形成良好的排水、排氣通道，使土中空隙水、氣順利溢出，土體隨之固結，從而在有效影響范圍內提高土基強度，消除黃土濕陷性。

4.2強夯處理的要求

強夯前施工參數的選擇和確定是通過理論或經驗公式計算，再根據單點和小區域試夯結果綜合確定，主要包括：每擊夯擊能量（夯錘重與提升高度之積）、夯點中心距離、每點夯擊擊數（單點飽和夯擊能量）、夯擊遍數及間歇時間(兩遍夯擊之間)、夯坑總深度和最后兩擊平均夯沉量。

強夯加固深度根據實行土層厚度和濕陷等級確定。強夯的單位夯擊能量，應根據地基土類別、結構類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現場試夯確定。在一般情況下，對于粗顆粒土可取1000～3000KN·m/m2；細顆粒土可取1500～4000KN·m/m2。夯點的夯擊次數，應按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，且應同時滿足下列條件：

最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm 。夯坑周圍地面不發生過大的隆起。不因夯坑過深而發生起錘困難。

夯擊遍數應根據地基土的性質確定，一般情況下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯擊一遍。兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔。間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。對于滲透性較差的黏性土地基的間隔時間，應不少于3～4周；對于滲透性好的地基土可連續夯擊。夯擊點位置可根據處理的寬度和深度及結構物的類型，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點間距可取5～9m，以后各遍夯擊點間距可與第一遍相同，也可適當減小。對于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點間距宜適當增大。 強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍。每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2～2/3。并不宜＜3m。根據初步確定的強夯參數，提出強夯試驗方案，進行現場試夯。根據不同土質條件待試夯結束至數周后，對試夯場地進行測試，并與夯前測試數據進行對比，檢驗強夯效果，確定工程采用的各項強夯參數。

4.3施工工藝

4.3.1施工設備

一般情況下夯錘重可取10t～20t。其底面形式宜采用圓形。錘底面積宜按土的性質確定，錘底靜壓力值可取25 KPa～40KPa，對于細顆粒土錘底靜壓力宜取小值。錘的底面宜對稱設若干個與其頂面貫通的排氣孔，孔徑可取250～300mm。

強夯施工宜采用帶自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其它專用設備。采用履帶式起重機時，可在臂桿端部設置輔助門架，或采取其它安全措施，防止落錘時機架傾覆。

4.3.2施工準備

推土機清理草皮及雜物，進行場地平整。

當地下水位較高，夯坑底積水影響施工時，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的松散性材料。確保重型機械在場地行進和夯實效果。

強夯施工前，應查明場地內范圍的地下構筑物和各種地下管線的位置及標高等，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成破壞。

當強夯施工所產生的振動，對鄰近建筑物或設備產生產生有害的影響時，應采取防振或隔振措施。夯擊點定位，用石灰打方格網，確定夯點的準確位置。進行強夯試夯，確定施工參數。

4.3.3施工要點

待場地清理平整后，標出第一遍夯點位置，并測量場地高程；強夯機就位進行強夯。根據定位放樣的結果，按照跳點夯擊即梅花型順序夯擊，可分段進行夯實。對每個夯點的每一擊沉降量進行觀測，以最后二擊平均夯沉量作為控制指標，對于土質條件差的區域，增加夯擊次數或拋填片石補夯。第一遍夯后進行場地平整壓實。根據夯前試驗確定的施工參數，確定夯后間歇時間。以確保孔隙，水、氣有充分的時間消散。檢測地基強夯的效果，一般作地基密實度和承載力試驗或委托相關單位作溫陷性黃土試驗。在規定的時間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程。并修整好排水設施，不使場地積水。 強夯施工過程中應有專人負責下列監測工作：施工過程中應對各項參數及施工情況進行詳細記錄。根據設計要求和試驗結果，進行第二遍及以后遍數的夯擊，重復⑶～⑸步驟，最后一遍夯完后。

4.3.4施工質量檢驗

檢查強夯施工過程中的各項測試數據和施工記錄，不符合設計要求時應補夯和采取其它有效措施。

強夯施工結束后應間隔一定時間方能對地基質量進行檢驗。對于碎石土和砂土地基，其間隔可取1～2周；低飽和度的粉土和黏性土地基可取2～4周。

質量檢驗的方法，宜根據土性選用原位測試和室內土工試驗。對于一般工程應采取兩種或兩種以上的方法進行檢驗；對于重要工程項目應增加檢驗項目，也可做現場大壓板載荷試驗。

質量檢驗的數量，應根據場地復雜程度確定。一般地基的檢驗點不應少于3處；對于重要部位應增加檢驗點數。檢驗深度應不小于設計處理的深度。

濕陷性黃土在西北地區分布較廣，其處理方法也在不斷的工程實踐中得到充穎與提高，但對于不同的工程實際有具有其單獨的各異性與代表性，對于濕陷性黃土地基處理，還有許多未知的領域需要我們在工程實踐中不斷去研究和探索。

參考文獻

【1】陳希哲.《土力學地基基礎》第三版 清華大學出版社

【2】中交第一公路勘察設計研究院·《國道主干線（GZ35）青島至銀川陜西境吳堡至子洲段施工圖設計》·中國。西安

【3】GBJG25-90·濕陷性黃土地區建筑規范

作者簡介：康雪俠（ 1969.10-） 女，江蘇沛縣人，江蘇省徐州市沛縣市政工程公司工程師。

王磊（ 1981.5- ）男，江蘇沛縣人，陜西交通職業技術學院公路系助教。