強夯法在濕陷性黃土地基處理中的應用

梁建國

(山西省勘察設計研究院，山西太原 030013)

1 強夯法的加固原理

強夯法是通過重力機械將一定重力的夯錘提起到一定高度后，讓其自由下落，從而對地基產生強大的沖擊能，從而達到加固地基土的目的。通常情況下夯錘的重量在8 t～30 t。夯錘自由下落對地基產生的沖擊會使土體原有的大孔隙結構破壞，使之發生液化，裂縫的產生會增加土體的排水通道，待土體內的水排出之后，土體會產生重新固結，從而提高承載力。同時，強夯法還會對土體的均勻性產生有利影響，減小地基的不均勻沉降。

2 工程概況

本工程為多層住宅建筑，其中某段內出現了濕陷性黃土地基，經過測定黃土的厚度為3．0 m，濕陷系數為 0．015～0．039，總濕陷量為4．0 cm ～7．2 cm，含水量為 24．01%，孔隙比為 0．86，飽和度為76．9%，綜合判定該黃土的濕陷性為輕微。如圖1所示為濕陷性黃土示意圖。根據本工程的具體情況和土質情況，本工程施工決定采用直徑為2．1 m的夯錘，錘高為1．3 m，同時在夯錘上布置有6個直徑為20 cm的通氣孔，通氣孔是上下相同的，這樣設置可以減少夯錘在提起時的阻力，同時夯錘在著地的瞬間可以減少能量的損失。本工程設計采用的單擊夯能為1 000 kN·m。夯點布置采用的是正方形查擋法，夯點之間的距離最大的能達到5 m，夯擊遍數為3遍。

在強夯施工完成之后，對場地的高程進行測量，并與強夯施工之前的場地高程進行對比，這樣即可得出場地的夯沉量，本工程場地土進行強夯施工之后，得到的評價夯沉量為23 cm。強夯法施工一個缺點是在強夯過程中，巨大的夯擊能力會對周邊建筑產生震動影響，從而可能對建筑造成破壞。

3 強夯法的施工步驟

3．1 場地平整、測量高程

在強夯施工之前，應對施工現場內的土層進行清理，清除表層含有的草皮和腐殖土層，通常情況下，對表層的處理深度應超過15 cm，同時應將局部的淤泥和翻漿土層挖除，對于存在積水的部分，應及時將積水排除干凈并將土翻松晾干。在進行高程的測量前，應對預先估計強夯后土層可能產生的平均地面變形，以此為根據來確定強夯前的地面高程，接著可以采用推土機對場地進行平整。在強夯前，應充分了解周邊環境和場地地下情況，特別是地下構建物和各種管理，了解地下管線的具體位置和范圍，在強夯施工中避免對它們造成損壞。同時對于路基內存在的坑洞、淺溝壑等路基病害問題進行詳細的了解，并采取相應的、有效的措施進行處理，消除這些病害。

3．2 試夯

選擇其中某段具有代表性的路段進行試夯，通常試夯段的長度可以取為20 m。對于每一個夯點一般應連續進行5次的夯擊，然后根據相關的技術規范對該處的壓實度進行測定，并且測定該點的高程，如果壓實度和高程均滿足設計要求的話，則可以按照5次的夯擊數進行施工，如果仍然無法滿足設計要求，則應繼續進行夯擊，直到壓密度和高程均滿足設計要求，記錄下夯擊次數。

本工程取某段作為試驗段，每點在經過5次的夯擊之后，最后兩錘的平均夯沉量均沒有超過5 cm，符合要求，夯擊點周圍的土體沒有出現較大的隆起問題。因此，本工程的夯擊次數確定為5次，如圖2所示為夯擊示意圖。

圖1 濕陷性黃土示意圖

圖2 夯擊示意圖

3．3 鋪墊層或降低地下水位

對于地下水位較高的飽和濕陷性黃土，需要采取措施進行處理，同時可以采用人工降低水位的方法，或者在表層鋪設松散性材料，通常厚度為0．5 m即可，材料中不得含有粘性土。這樣可以提高表層的承載力，從而能夠滿足機械設備的行走和施工要求，同時也可以增加地下水位和夯點的距離，避免在夯擊的作用下出現夯坑積水的問題，或者防止發生土體流動的問題。

3．4 強夯施工步驟

1)當場地土經過平整之后，應在場地上定位出第一遍夯擊點的具體位置，然后采用測量儀器測量出夯點的高程。2)在起重機就位之后，應對其進行調整以確保夯錘能夠正對著夯點的位置。3)在進行夯擊之前應先測量錘頂的高程。4)根據設計高度將夯錘提起至預定位置，接著脫鉤讓夯錘自由下落，之后再次測量錘頂的位置。如果在夯擊過程中，發現由于夯坑點出現傾斜而導致夯錘出現傾斜時，應及時采取措施對夯坑進行平整。5)重復第4)步驟，根據設計要求的夯擊次數進行重復夯擊，本工程的夯擊次數為5次，每一點經過5次的夯擊之后即可完成該點的夯擊，這樣即是完成全部夯點的第一遍夯擊。6)夯擊完成之后，應采用推土機將夯點推平，同時測量場地的高程。7)根據以上的6個步驟完成全部的夯擊遍數。最后再根據以上的步驟采用低能量進行滿夯，確保將場地土夯擊密實。滿夯錘需要進行印搭接，通常情況下，搭接應大于25%的夯錘直徑。表層的土夯擊密實之后，即可對夯擊完成之后的場地土進行高程的測量。

4 施工中的注意事項

1)在進行強夯時，土的含水量接近最佳含水量，且不大于塑限含水量的話夯擊消除濕陷的效果會比較好，同時夯沉量也越大。此時通過夯沉量可以合理的控制好夯擊效果。同時能夠確保夯擊面的平整度符合要求，不會出現傾斜的問題。在起錘時也易于提起，不會出現粘錘的問題。2)地基的土質和地下水位會影響夯擊的效果，應盡量降低地下水位，從而減小土的含水量，然后在強夯施工中，可以先對其進行一定的預夯，通過擠壓力的作用消除部分孔隙水壓力，這樣可以控制含水量滿足強夯的要求，避免在強夯中出現夯坑變形、傾斜等問題。3)當濕陷性黃土在夯擊達到一定的密實度之后，在繼續增加夯擊次數并沒有太大的效果，此時如果繼續夯擊的話，可能反而會破壞之前的夯擊效果，使土體發生擾動和反彈疲軟的問題，甚至有可能會影響到周邊的建筑，因此在夯擊的壓密度達到要求之后，應立即停止夯擊施工。4)地基土的性質直接決定了土體的承載力和密度，如果在地基的土質分布雜亂，且含水量不均勻的情況下，對土質進行判定，不但不能簡化檢測程序，反而會給檢測增加難度。在強夯之后，深度不能直接反映出表層土的密度和承載力，因此無法得到控制數據，這樣就不能有效的體現強夯的效果。5)在進行強夯效果控制時，最關鍵的是最后兩夯沉量的和與差，通過設定限制對其進行控制。在本工程對于最后兩夯沉量之和的平均值的限制為5 cm以內。通常情況下，只要做好夯沉量的控制，即可確保濕陷性的消除深度能夠滿足要求。6)在強夯施工中，很多參數的確定還需進行更深一步的研究和分析，通過試驗和觀測等方法，最終確定符合地域性特點的強夯參數。

5 結語

文章通過結合某多層住宅建筑地基存在濕陷性黃土情況，提出對其采取強夯施工處理技術，系統探討該處理技術的具體實施過程，同時提出應當注意的施工技術措施。從工程實施效果表明，強夯法具有設備簡單、施工方便、適用范圍廣等優點，在濕陷性黃土地區的地基處理中廣泛應用，可為同類黃土地基處理提供參考借鑒。

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