陜西地區濕陷性黃土地基強夯法處理技術分析

楊 益 寧翠萍

（楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100）

陜西地區濕陷性黃土地基強夯法處理技術分析

楊 益 寧翠萍

（楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100）

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

陜西地區 濕陷性 黃土地基 強夯法

陜西中部和北部地區黃土分布廣闊，屬于黃土高原地區。黃土的最大特點是：在土的自重壓力或土的附加壓力與自重壓力共同作用下，受水浸濕時將產生大量而急劇的附加下沉，這種現象稱為濕陷。黃土濕陷性會引起建筑地基不均勻沉降，誘發建筑物傾斜裂縫甚至倒塌破壞，對施工產生很大影響故需想辦法消除。強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效果和經濟效益。

1. 強夯法施工原理

強夯法又稱動力固結法，是利用重力機械將重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生強大的沖擊能，在地基土中產生巨大的應力波來破壞土體原有的大孔隙結構，使土體局部發生液化，并產生許多裂隙，增強排水通道，使孔隙水逸出，待孔隙水壓力消散后，土體重新固結，承載力提高。同時，強夯還提高了土層的均勻程度，減少路基的差異沉降。

2. 強夯法施工控制參數

在大面積開工前，先試夯，在試驗現場沿夯擊點等距離的不同深度以及等深度的不同距離埋設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律研究，從而確定強夯的有效加固深度，夯點布置及間距、夯擊次數及遍數等施工參數，以便控制施工。夯位排列圖見下表1所示：

表1 強夯法夯位排列圖

（1）有效加固深度H

式中： K—有效加固深度修正系數，一般取0.5；

M—錘重，KN；

h—落距，m。

（2）夯擊點布置

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

（3）夯點間距

夯點間距一般采用下列公式進行計算

d=1.69β(γ+0.385Z)

式中 Z—設計液化深度，m；

γ—夯錘底面半徑，m；

β—經驗系數，一般取0.65～0.80；

d—設計夯點中心距離，m。

（4）夯點的夯擊次數

夯點的夯擊次數按現場試夯得到的夯擊次數與夯沉量關系曲線確定，同時滿足下列幾點要求。

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）夯坑周圍地面不發生過大隆起。

3）不因夯坑過深而起錘困難。

4）夯擊遍數。夯擊遍數通常由單位面積平均夯能確定，按照夯點布置圖中標1的夯點進行第一遍夯擊，夯完過15d后進行2號點的第二遍夯擊，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。

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，試夯過程中根據取樣測試繪制孔隙水壓力增量和時間關系曲線（略）

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

7）試驗檢測儀器。WG-1B型三聯固結儀、PB60Z-N型電子天平、101A-2型鼓風干燥箱。試驗過程中，土固結試驗采用WG-1B型三聯固結儀器32臺，嚴格按試驗規范進行黃土濕陷性試驗，穩定標準采用同一級荷載下2h讀數間誤差不超過0.01，依相鄰的兩個環刀的土樣作黃土濕陷性試驗。液限采用100g錐，塑限采用手搓法，試驗檢驗數據符合有關規程要求。

3. 施工工藝

根據設計要消除3.5m內黃土的濕陷性，考慮地基土的性質等影響有效加固深度的因素，并綜合考慮起重機的起重能力和起吊高度，初步確定相應的施工參數，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3遍，每點6擊，排夯采用60t 重錘，直徑2.6m，夯點搭接二分之一。

（1）試夯檢測。為檢驗強夯過的場地是否滿足設計要求并取得試驗數據，要對土層密度和深層變形的加固效果進行檢測。

（2）密度檢測（環刀法）。在夯點中心和兩夯點中間取樣，進行密度檢測。

（3）采用三軸固結儀、烘箱、環刀、電光式液塑限儀等土工試驗儀器進行檢驗。

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

4. 施工方法

（1）施工設備

起重設備，采用（150～250Kn）W501履帶式吊車，配上自動脫鉤裝置釋重，其穩定性好，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；其他設備有推土機、裝載機、電焊機、加油機和相應測試項目的實驗儀器等。

（2）施工方法

①清理平整場地，測設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，采用正三角形布設，并用白灰作出明顯的標記。

③起重機就位，使夯錘對準夯點位置，并測設夯前錘頂高程。

④將夯錘起吊到預定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發現坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應及時將坑底整平。

⑤按設計規定及試夯測試結果控制夯擊次數和標準。

⑥推土機推平夯坑，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，最后用低能滿夯，將表層松土夯實，并測量夯后場地高程。

（3）施工注意事項

①夯距不易過小，否則相鄰夯擊點的加固效應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生的裂隙又重新閉合，孔隙水難以逸出，達不到加固效果。

②落夯一定要平穩，夯位準確，若錯位或坑底傾斜，要將坑底整平，再重新夯實。

③最后滿拍夯時，夯痕應搭接1/2～1/3,以保證施工質量.

④強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生后傾，可在履帶起重機的臂桿部設置輔助門架或其他安全措施，防止落錘機架傾覆。

5 結語

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

[1]賀偉. 高能級強夯在濕陷性黃土地區的應用研究[D]. 西安建筑科技大學2009

[2]王思臣. 強夯法處理濕陷性黃土地基的應用研究[D]. 西安建筑科技大學2004

[3]黃道順. 強夯法加固濕陷性黃土地基的應用研究[D]. 西安工業大學 2011

[4]劉祖典編著.黃土力學與工程[M]. 陜西科學技術出版社, 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]. 中國建筑工業出版社, 2000

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1007-6344（2015）11-0079-01