強夯法處理地基時含水量與處理效果關系探討

張軍齊

0 引言

某縣地表多以濕陷性粉土為主，灰黃色，局部為褐紅色，孔隙較發育。處理好這類濕陷性粉土地基對保證房屋建筑和構筑物質量具有重要意義。文中提出了此類地基采用強夯法進行處理，并注意強夯時對濕陷性粉土層含水量的控制，可以達到較好的地基處理效果。

1 強夯法的原理及適用范圍

1.1 強夯法的原理

強夯法處理地基是20世紀60年代由法國Menard公司首創的，該方法利用夯錘自由下落產生的沖擊能和振動反復錘擊地基土，從而提高地基土的承載力，降低地基土的壓縮性，消除濕陷性土的濕陷性和砂土的液化。

1.2 強夯法的適用范圍

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土、素填土、雜填土等地基，當其用于飽和軟粘土地基處理時盡可能采用低能量夯或與其他排水方法相結合的方案進行強夯地基處理。

2 工程實例

以某縣五一路西側、天河路南側一住宅小區(多棟住宅樓)場地為例，該場地淺層土多以濕陷性粉土為主，層厚10.7m～15.0m，灰黃色，局部為褐紅色，稍密 ～中密，稍濕～濕，肉眼可見孔隙較發育，夾粉質粘土、粉砂及中砂透鏡體或薄層，搖振反應迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。地下水埋深約25.0m。

主要物理力學性質指標:天然含水量ω=8.8%～22.4%，平均值16.9%;

天然孔隙比e=0.751～1.087，平均值0.916;

壓縮模量Es=4.41 MPa～12.42MPa，平均值6.62MPa，高～中等壓縮性土;

標準貫入試驗實測擊數為6.0擊/30 cm～22.0擊/30 cm，平均值11.6擊/30 cm。

3 強夯設備及設計施工工藝參數

針對本工程場地為濕陷性粉土，地基處理采用的是強夯法，其強夯設備及施工工藝參數見表1。

表1 強夯設備及施工工藝參數一覽表

4 強夯處理前后自重濕陷量、濕陷量計算及濕陷性等級判定的對比

4.1 強夯處理前粉土濕陷性等級判定

取樣后經室內試驗，場地濕陷性粉土 δzs在 0.011～0.057之間;取樣從3.0m至該層層底，δs在 0.016～0.093之間。需判定濕陷性粉土地基濕陷類型。

1)自重濕陷量計算。

其中，δzsi為第i層土的自重濕陷系數，小于 0.015的土層不計;hi為第i層土的厚度，mm;β0為修正系數，取值為0.5。經計算，自重濕陷量Δzs在78.6mm～111.9mm之間，Δzs＞70mm。

2)濕陷量計算。

依據濕陷量計算公式:

其中，δsi為第i層土的濕陷系數，小于0.015的土層不計;hi為第i層土的厚度，mm;β為考慮地基的側向擠出和浸水幾率等因素的修正系數?；紫?0m～5m深度內可取1.5，基底下5m～10m深度內可取1.0。

結合建筑物特征，基礎預計埋深為自然地面下3.0m，濕陷性從基底計算至非濕陷性土層頂。經計算，濕陷量Δs=326.0mm～468.0mm，300mm＜Δs≤700mm。

3)地基濕陷等級劃分。

根據自重濕陷量 Δzs和濕陷量Δs計算結果，場地為自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅱ級(中等)。

4.2 強夯處理后粉土濕陷性評價

取樣后經室內試驗，濕陷性粉土含水量ω≤18.5%時，自重濕陷系數 δzs在 0.0～0.009之間，濕陷系數 δs在 0.008～0.013之間;強夯處理后完全消除地基濕陷性。

濕陷性粉土含水量ω＞18.5%時，自重濕陷系數δzs在 0.010～0.018之間，濕陷系數δs在 0.012～0.023之間;強夯處理后，局部有濕陷性，不能完全消除地基濕陷性。

5 強夯處理后的地基效果檢測

本工程采用強夯法進行地基處理，采用標準貫入試驗進行檢測，以檢驗強夯后的處理效果。結合本地區以往建筑經驗并參照各種規范，當標準貫入試驗擊數N≥15擊/30 cm時，承載力特征值fak≥200 kPa。

現就在設計基底標高下場地不同位置、含水量不同的情況下，經強夯處理后標準貫入試驗檢測結果進行敘述。

采用強夯法地基處理后，在標準貫入試驗檢測處取樣做含水量試驗，得出如下規律:濕陷性粉土天然含水量ω≤14.5%時，標準貫入試驗擊數N=15擊/30 cm～19擊/30 cm，但強夯遍數須適當增加 1遍～2遍(即 6遍～7遍)，處理效果一般，但可滿足設計要求;天然含水量為 14.5%＜ω≤18.5%時，標準貫入試驗擊數N=16擊/30 cm～24擊/30 cm，強夯遍數基本為5遍，處理效果較好;天然含水量ω＞18.5%時，標準貫入試驗擊數N=10擊/30 cm～15擊/30 cm，經檢測地基承載力基本不滿足要求;但經晾曬后，天然含水量ω控制在14.5%＜ω≤18.5%時，經強夯后進行標準貫入試驗檢測，標準貫入試驗擊數N可達15擊/30 cm～20擊/30 cm，可滿足設計要求。

由此可見，采用強夯法進行地基處理后，由于濕陷性粉土含水量不同，導致地基處理效果不同。此外，當天然含水量 ω控制在ωp±(1～2)%時，即14.5%＜ω≤18.5%時，經標準貫入試驗檢測處理效果較好。

6 結語

通過以上工程實例分析，證明在濕陷性粉土場地采用強夯法進行地基處理時，必須在含水量ω不同的情況下進行試夯，在夯擊能相同的情況下，找出最優含水量ωop=ωp±(1～2)%，以達到最佳處理效果，從而節省施工時間，節約工程成本。希望該方法在其他濕陷性場地也有一定的借鑒意義。最后，如有不對之處，懇請各位專家批評指正。

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