陜西地區(qū)濕陷性黃土地基強(qiáng)夯法處理技術(shù)分析

楊 益 寧翠萍

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

陜西地區(qū)濕陷性黃土地基強(qiáng)夯法處理技術(shù)分析

楊 益 寧翠萍

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

我國濕陷性黃土分布廣闊，尤其在陜西地區(qū)大量分布，黃土濕陷性會造成建筑地基不均勻沉降，誘發(fā)建筑物傾斜、倒塌破壞。本文具體分析了強(qiáng)夯法處理黃土濕陷性的作用機(jī)理，并結(jié)合工程實(shí)例分析強(qiáng)夯法在處理黃土地基中的施工控制參數(shù)以及工藝方法，取得了良好的技術(shù)效果，以供工程實(shí)踐參考。

陜西地區(qū) 濕陷性 黃土地基 強(qiáng)夯法

陜西中部和北部地區(qū)黃土分布廣闊，屬于黃土高原地區(qū)。黃土的最大特點(diǎn)是：在土的自重壓力或土的附加壓力與自重壓力共同作用下，受水浸濕時將產(chǎn)生大量而急劇的附加下沉，這種現(xiàn)象稱為濕陷。黃土濕陷性會引起建筑地基不均勻沉降，誘發(fā)建筑物傾斜裂縫甚至倒塌破壞，對施工產(chǎn)生很大影響故需想辦法消除。強(qiáng)夯法是一種處理濕陷性黃土地基的常用方法，能夠取得很好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益。

1. 強(qiáng)夯法施工原理

強(qiáng)夯法又稱動力固結(jié)法，是利用重力機(jī)械將重8～30t的夯錘起吊一定高度后，突然釋放，重錘從高處自由下落對地基產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊能，在地基土中產(chǎn)生巨大的應(yīng)力波來破壞土體原有的大孔隙結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化，并產(chǎn)生許多裂隙，增強(qiáng)排水通道，使孔隙水逸出，待孔隙水壓力消散后，土體重新固結(jié)，承載力提高。同時，強(qiáng)夯還提高了土層的均勻程度，減少路基的差異沉降。

2. 強(qiáng)夯法施工控制參數(shù)

在大面積開工前，先試夯，在試驗(yàn)現(xiàn)場沿夯擊點(diǎn)等距離的不同深度以及等深度的不同距離埋設(shè)雙管封閉式孔隙水壓力儀或鋼弦式孔隙水壓力儀。在夯擊作用下進(jìn)行對孔隙水壓力沿深度和水平距離的增長和消散的分布規(guī)律研究，從而確定強(qiáng)夯的有效加固深度，夯點(diǎn)布置及間距、夯擊次數(shù)及遍數(shù)等施工參數(shù)，以便控制施工。夯位排列圖見下表1所示：

表1 強(qiáng)夯法夯位排列圖

（1）有效加固深度H

式中： K—有效加固深度修正系數(shù)，一般取0.5；

M—錘重，KN；

h—落距，m。

（2）夯擊點(diǎn)布置

夯點(diǎn)布置一般采用等邊三角形或正方形網(wǎng)格布設(shè)，夯點(diǎn)中心距離由夯錘尺寸、夯錘邊緣外土最大液化寬度確定。先夯擊標(biāo)有1的夯點(diǎn)，再夯擊標(biāo)有2的夯點(diǎn)，經(jīng)不同時間測試，通過綜合分析，在兩夯點(diǎn)間挖坑取樣，進(jìn)行密度檢測，看是否達(dá)到設(shè)計要求；若不符合要求進(jìn)行第二遍夯擊，一般黃土夯擊2～3遍即可。

（3）夯點(diǎn)間距

夯點(diǎn)間距一般采用下列公式進(jìn)行計算

d=1.69β(γ+0.385Z)

式中 Z—設(shè)計液化深度，m；

γ—夯錘底面半徑，m；

β—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取0.65～0.80；

d—設(shè)計夯點(diǎn)中心距離，m。

（4）夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)

夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線確定，同時滿足下列幾點(diǎn)要求。

1）最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，或單擊夯擊能較大時，不大于100mm。

2）夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起。

3）不因夯坑過深而起錘困難。

4）夯擊遍數(shù)。夯擊遍數(shù)通常由單位面積平均夯能確定，按照夯點(diǎn)布置圖中標(biāo)1的夯點(diǎn)進(jìn)行第一遍夯擊，夯完過15d后進(jìn)行2號點(diǎn)的第二遍夯擊，一般夯擊2～3遍，最后再低能量滿夯1遍，將松動的表土夯實(shí)。

5）夯擊間歇時間。各遍間的夯擊間歇時間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需時間，試夯過程中根據(jù)取樣測試?yán)L制孔隙水壓力增量和時間關(guān)系曲線（略）

6）試夯。開工前為驗(yàn)證夯擊方案的可操作性和實(shí)際效果，選取一段路基作為試驗(yàn)段。

7）試驗(yàn)檢測儀器。WG-1B型三聯(lián)固結(jié)儀、PB60Z-N型電子天平、101A-2型鼓風(fēng)干燥箱。試驗(yàn)過程中，土固結(jié)試驗(yàn)采用WG-1B型三聯(lián)固結(jié)儀器32臺，嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行黃土濕陷性試驗(yàn)，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)采用同一級荷載下2h讀數(shù)間誤差不超過0.01，依相鄰的兩個環(huán)刀的土樣作黃土濕陷性試驗(yàn)。液限采用100g錐，塑限采用手搓法，試驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)符合有關(guān)規(guī)程要求。

3. 施工工藝

根據(jù)設(shè)計要消除3.5m內(nèi)黃土的濕陷性，考慮地基土的性質(zhì)等影響有效加固深度的因素，并綜合考慮起重機(jī)的起重能力和起吊高度，初步確定相應(yīng)的施工參數(shù)，選用夯錘為15t，提升高度10.8m，夯錘底為圓形，直徑2.35m。夯擊遍數(shù)3遍，每點(diǎn)6擊，排夯采用60t 重錘，直徑2.6m，夯點(diǎn)搭接二分之一。

（1）試夯檢測。為檢驗(yàn)強(qiáng)夯過的場地是否滿足設(shè)計要求并取得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，要對土層密度和深層變形的加固效果進(jìn)行檢測。

（2）密度檢測（環(huán)刀法）。在夯點(diǎn)中心和兩夯點(diǎn)中間取樣，進(jìn)行密度檢測。

（3）采用三軸固結(jié)儀、烘箱、環(huán)刀、電光式液塑限儀等土工試驗(yàn)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）強(qiáng)夯施工。強(qiáng)夯施工前先查明場地范圍內(nèi)的地下構(gòu)造物及地下管線的位置及地表高程等，并采取一定措施，避免強(qiáng)夯施工而造成破壞；當(dāng)附近有建筑物或設(shè)備時，采取周邊挖坑等防振或隔振措施。

4. 施工方法

（1）施工設(shè)備

起重設(shè)備，采用（150～250Kn）W501履帶式吊車，配上自動脫鉤裝置釋重，其穩(wěn)定性好，行走方便；夯錘一般選用鑄鐵或鑄鋼臺形錘，底面直徑2.2～2.6m，錘重15～25t，錘底壓力取40～50kpa,夯錘底部設(shè)置左右對稱并上下貫通的4個Ф 150～200mm氣孔，以減少起吊時的吸附力和落錘時氣墊的阻力，減少能量損失；其他設(shè)備有推土機(jī)、裝載機(jī)、電焊機(jī)、加油機(jī)和相應(yīng)測試項目的實(shí)驗(yàn)儀器等。

（2）施工方法

①清理平整場地，測設(shè)路線中邊線及平整后地面高程，測定原狀土樣的天然密度。

②放線布點(diǎn)，采用正三角形布設(shè)，并用白灰作出明顯的標(biāo)記。

③起重機(jī)就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，并測設(shè)夯前錘頂高程。

④將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平。

⑤按設(shè)計規(guī)定及試夯測試結(jié)果控制夯擊次數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

⑥推土機(jī)推平夯坑，測量場地高程。

⑦在試夯得出的間歇時間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能滿夯，將表層松土夯實(shí)，并測量夯后場地高程。

（3）施工注意事項

①夯距不易過小，否則相鄰夯擊點(diǎn)的加固效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層影響夯擊能向深處傳遞，對于粘性土，如果夯距太近會使產(chǎn)生的裂隙又重新閉合，孔隙水難以逸出，達(dá)不到加固效果。

②落夯一定要平穩(wěn)，夯位準(zhǔn)確，若錯位或坑底傾斜，要將坑底整平，再重新夯實(shí)。

③最后滿拍夯時，夯痕應(yīng)搭接1/2～1/3,以保證施工質(zhì)量.

④強(qiáng)夯時一定要采用防振、隔振措施。

⑤為防止起重臂在較大仰角下突然釋重而可能發(fā)生后傾，可在履帶起重機(jī)的臂桿部設(shè)置輔助門架或其他安全措施，防止落錘機(jī)架傾覆。

5 結(jié)語

綜上所述，強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基綜合性能好，加固效果顯著，強(qiáng)夯變形沉降小，加固影響深度大，而且強(qiáng)夯后的地基不均勻沉降小；施工工藝簡單；使用的設(shè)備為工地常備簡單設(shè)備，易于掌握操作規(guī)程，施工費(fèi)用低。能偶取得很好的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益，值得在工程實(shí)踐中推廣使用。

[1]賀偉. 高能級強(qiáng)夯在濕陷性黃土地區(qū)的應(yīng)用研究[D]. 西安建筑科技大學(xué)2009

[2]王思臣. 強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的應(yīng)用研究[D]. 西安建筑科技大學(xué)2004

[3]黃道順. 強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土地基的應(yīng)用研究[D]. 西安工業(yè)大學(xué) 2011

[4]劉祖典編著.黃土力學(xué)與工程[M]. 陜西科學(xué)技術(shù)出版社, 1997

[5]《地基處理手冊》(第二版)編寫委員會[編],龔曉南主編.地基處理手冊[M]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2000

G322

B

1007-6344（2015）11-0079-01