強(qiáng)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(qū)常見的一種工程地基。濕陷性黃土地區(qū)路基如果處理方法不當(dāng)，將會(huì)引起地基不均勻沉降，危害結(jié)構(gòu)物安全、穩(wěn)定。本文就強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土；地基處理；強(qiáng)夯法

1概述

黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生的顯著下沉的現(xiàn)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。《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》從工程角度作了明確劃分：將濕陷系數(shù)δs≥0．015的黃土定義為濕陷性黃土；將實(shí)測(cè)或計(jì)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(shí)測(cè)或計(jì)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(nèi)浸水側(cè)壓縮試驗(yàn)來判定，把保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的黃土土樣，逐步加壓，達(dá)到規(guī)定的壓力，土樣壓縮穩(wěn)定后，進(jìn)行浸水，使含水量接近飽和，土樣就迅速下沉，達(dá)到穩(wěn)定后，得到土樣的高度h?p，計(jì)算土的濕陷系數(shù)：

δs=（hp-h'p）/h0

式中： h0--土樣的原始高度；

hp--土樣在規(guī)定壓力p下，壓縮穩(wěn)定后的高度；

h'p--土樣在壓力p作用下浸水，達(dá)到濕陷穩(wěn)定后的高度。

《規(guī)范》規(guī)定δs≥0.015時(shí)為濕陷性黃土，否則為非濕陷性黃土。一般認(rèn)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(qiáng)濕陷性黃土。

3 常見的處理方法

根據(jù)濕陷性黃土的濕陷等級(jí)及濕陷層的厚度選用不同的處理方法：挖除換填和化學(xué)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(chǔ)， 以灌注樁為主，但處理費(fèi)用一般較高；從結(jié)構(gòu)上改變濕陷性黃土，從而消除黃土的濕陷性，對(duì)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(nèi)）、強(qiáng)夯（一般有效處理深度可達(dá)到5-7m）、孔內(nèi)強(qiáng)夯和孔內(nèi)超強(qiáng)夯（一般有效處理深度可達(dá)到10m至10m以上）；對(duì)于深厚大面積的濕陷性黃土層，則有采用預(yù)浸水法或大直徑空心薄壁灌注樁法,其處理深度可達(dá)30m。

本文就結(jié)構(gòu)上改變濕陷性黃土中的強(qiáng)夯法簡(jiǎn)單談一下。

4 強(qiáng)夯處理

4.1 強(qiáng)夯的工作原理

強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力固結(jié)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(chǎn)生很大的動(dòng)應(yīng)力和沖擊波，致使土中空隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)周圍一定深度（10～40m）內(nèi)產(chǎn)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(jié)，從而在有效影響范圍內(nèi)提高土基強(qiáng)度，消除黃土濕陷性。

4.2強(qiáng)夯處理的要求

強(qiáng)夯前施工參數(shù)的選擇和確定是通過理論或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，再根據(jù)單點(diǎn)和小區(qū)域試夯結(jié)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(diǎn)中心距離、每點(diǎn)夯擊擊數(shù)（單點(diǎn)飽和夯擊能量）、夯擊遍數(shù)及間歇時(shí)間(兩遍夯擊之間)、夯坑總深度和最后兩擊平均夯沉量。

強(qiáng)夯加固深度根據(jù)實(shí)行土層厚度和濕陷等級(jí)確定。強(qiáng)夯的單位夯擊能量，應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。在一般情況下，對(duì)于粗顆粒土可取1000～3000KN·m/m2；細(xì)顆粒土可取1500～4000KN·m/m2。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，且應(yīng)同時(shí)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(fā)生過大的隆起。不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)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(yīng)有一定的時(shí)間間隔。間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間。對(duì)于滲透性較差的黏性土地基的間隔時(shí)間，應(yīng)不少于3～4周；對(duì)于滲透性好的地基土可連續(xù)夯擊。夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)處理的寬度和深度及結(jié)構(gòu)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(diǎn)間距可取5～9m，以后各遍夯擊點(diǎn)間距可與第一遍相同，也可適當(dāng)減小。對(duì)于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第一遍夯擊點(diǎn)間距宜適當(dāng)增大。 強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍。每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1/2～2/3。并不宜＜3m。根據(jù)初步確定的強(qiáng)夯參數(shù)，提出強(qiáng)夯試驗(yàn)方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試夯。根據(jù)不同土質(zhì)條件待試夯結(jié)束至數(shù)周后，對(duì)試夯場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試，并與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。

4.3施工工藝

4.3.1施工設(shè)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(zhì)確定，錘底靜壓力值可取25 KPa～40KPa，對(duì)于細(xì)顆粒土錘底靜壓力宜取小值。錘的底面宜對(duì)稱設(shè)若干個(gè)與其頂面貫通的排氣孔，孔徑可取250～300mm。

強(qiáng)夯施工宜采用帶自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其它專用設(shè)備。采用履帶式起重機(jī)時(shí)，可在臂桿端部設(shè)置輔助門架，或采取其它安全措施，防止落錘時(shí)機(jī)架傾覆。

4.3.2施工準(zhǔn)備

推土機(jī)清理草皮及雜物，進(jìn)行場(chǎng)地平整。

當(dāng)?shù)叵滤惠^高，夯坑底積水影響施工時(shí)，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(jī)械在場(chǎng)地行進(jìn)和夯實(shí)效果。

強(qiáng)夯施工前，應(yīng)查明場(chǎng)地內(nèi)范圍的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，并采取必要的措施，以免因強(qiáng)夯施工而造成破壞。

當(dāng)強(qiáng)夯施工所產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)鄰近建筑物或設(shè)備產(chǎn)生產(chǎn)生有害的影響時(shí)，應(yīng)采取防振或隔振措施。夯擊點(diǎn)定位，用石灰打方格網(wǎng)，確定夯點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。進(jìn)行強(qiáng)夯試夯，確定施工參數(shù)。

4.3.3施工要點(diǎn)

待場(chǎng)地清理平整后，標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程；強(qiáng)夯機(jī)就位進(jìn)行強(qiáng)夯。根據(jù)定位放樣的結(jié)果，按照跳點(diǎn)夯擊即梅花型順序夯擊，可分段進(jìn)行夯實(shí)。對(duì)每個(gè)夯點(diǎn)的每一擊沉降量進(jìn)行觀測(cè)，以最后二擊平均夯沉量作為控制指標(biāo)，對(duì)于土質(zhì)條件差的區(qū)域，增加夯擊次數(shù)或拋填片石補(bǔ)夯。第一遍夯后進(jìn)行場(chǎng)地平整壓實(shí)。根據(jù)夯前試驗(yàn)確定的施工參數(shù)，確定夯后間歇時(shí)間。以確保孔隙，水、氣有充分的時(shí)間消散。檢測(cè)地基強(qiáng)夯的效果，一般作地基密實(shí)度和承載力試驗(yàn)或委托相關(guān)單位作溫陷性黃土試驗(yàn)。在規(guī)定的時(shí)間間隔后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。并修整好排水設(shè)施，不使場(chǎng)地積水。 強(qiáng)夯施工過程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)下列監(jiān)測(cè)工作：施工過程中應(yīng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)及施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行第二遍及以后遍數(shù)的夯擊，重復(fù)⑶～⑸步驟，最后一遍夯完后。

4.3.4施工質(zhì)量檢驗(yàn)

檢查強(qiáng)夯施工過程中的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)夯和采取其它有效措施。

強(qiáng)夯施工結(jié)束后應(yīng)間隔一定時(shí)間方能對(duì)地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)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(zhì)量檢驗(yàn)的方法，宜根據(jù)土性選用原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。對(duì)于一般工程應(yīng)采取兩種或兩種以上的方法進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)于重要工程項(xiàng)目應(yīng)增加檢驗(yàn)項(xiàng)目，也可做現(xiàn)場(chǎng)大壓板載荷試驗(yàn)。

質(zhì)量檢驗(yàn)的數(shù)量，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地復(fù)雜程度確定。一般地基的檢驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于3處；對(duì)于重要部位應(yīng)增加檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)。檢驗(yàn)深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)處理的深度。

濕陷性黃土在西北地區(qū)分布較廣，其處理方法也在不斷的工程實(shí)踐中得到充穎與提高，但對(duì)于不同的工程實(shí)際有具有其單獨(dú)的各異性與代表性，對(duì)于濕陷性黃土地基處理，還有許多未知的領(lǐng)域需要我們?cè)诠こ虒?shí)踐中不斷去研究和探索。

參考文獻(xiàn)

【1】陳希哲.《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》第三版 清華大學(xué)出版社

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

【3】GBJG25-90·濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范

作者簡(jiǎn)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(yè)技術(shù)學(xué)院公路系助教。