談強夯在濕陷性黃土高填方地基處理中的應用

李　萍

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原　030009)

1　我國現(xiàn)狀

隨著建設用地日益緊缺及宏觀控制，建設工程場地越來越差，高填方場地尤為突出，特別是濕陷性黃土填方在我國北方地區(qū)廣泛分布。濕陷性黃土天然狀態(tài)下強度較高，壓縮性小。但如果作為地基基礎具有極大的危害性。其原因主要是濕陷性的黃土如遇水浸濕后，嚴重破壞其結構，隨著土體收縮變形，其強度也隨之迅速下降。我國黃土地區(qū)面廣，其中濕陷性黃土約占3/4，主要分布于陜西，山西，寧夏,青海,甘肅等地區(qū)。在這些濕陷性黃土地區(qū)，地基土浸水后產(chǎn)生下沉，造成建筑產(chǎn)生裂縫，影響使用，甚至坍塌的重大事故，造成巨大損失。

濕陷性黃土高填方地基傳統(tǒng)處理方法一般分為換填碾壓法、強夯夯實法、擠密樁法、灌注(預制)樁法、預浸水法。

分層碾壓法進行處理，此方法對回填料的級配、含水率及分層厚度要求嚴格，對施工和管理精細化程度要求高。同時分層碾壓的壓實功能很小，對兩側坡壁之間形不成嵌固和咬合，碾壓區(qū)與原土交接處不易處理，易形成加固薄弱區(qū)，對高填方地基的穩(wěn)定性不利，并且采用碾壓的方法對原地面的處理沒有明顯效果，不能消除原地面濕陷性。因此，分層碾壓壓實法處理濕陷性黃土高填方地基，不容易滿足場地整體地基處理要求。另一方面高填方區(qū)占地面積巨大，場地的回填厚度大，容易產(chǎn)生不均勻沉降和濕陷性沉降。同時場平地基處理的土方回填工程量大，工序復雜、工期較長，碾壓法施工都難以滿足工程要求。

2　強夯法優(yōu)點

目前濕陷性黃土高填方施工主要采用分層強夯，目的就是要消除沉降提高地基耐力。

強夯法對于處理黃土的濕陷性及場地整體不均勻沉降是目前應用較廣的，施工簡便、快捷、處理后地基效果好。但直接采用強夯法在濕陷性黃土高填方工程進行施工具有一定局限性，如回填區(qū)原地面土層的濕陷性處理、回填濕陷性黃土的含水率達不到最優(yōu)含水率、強夯處理不能完全消除回填土的濕陷性、邊坡區(qū)域與回填區(qū)域搭接不好容易產(chǎn)生不均勻沉降等質量問題。針對以上問題，在強夯施工過程中對工藝進行改造，如通過試夯確定最佳強夯能級及分層厚度；必須根據(jù)現(xiàn)場土體含水量大小確定是否可以直接強夯；做好地表水及地下水的排滲水措施；做好填方邊坡與回填強夯區(qū)的過渡處理。

近幾年來，強夯法以其處理地基施工簡便、速度快、效果好、造價低等優(yōu)點，在全國濕陷性黃土地區(qū)得到廣泛應用和推廣，處理后濕陷性黃土地基效果也十分明顯。

3　施工步驟

3.1　施工工藝流程

原地面清理→原土基強夯處理→原地面排水盲溝的設置→原土基與填筑體接觸面的處理→填筑體處理→填筑體與坡面搭接區(qū)的處理→檢測驗收。

3.2　施工方法

3.2.1原地面清理

對施工區(qū)域內(nèi)的草、樹木、種植物、樹根，施工前要清空干凈符合設計要求。

3.2.2原土基強夯處理

回填區(qū)原地面濕陷性黃土在上部土體壓力作用下會沉陷，對后期高填方填筑體的工后沉降量、整體穩(wěn)定影響大，故必須對原地面處理。

當回填區(qū)底部為裸露的巖石，不需要進行處理可以作為基礎使用，當?shù)撞繛闈裣菪渣S土存在濕陷性時，應當進行原地面強夯處理。

處理方法：對回填區(qū)底部及兩側進行挖填平整，形成工作面后對溝底原地面進行強夯處理。

對原地面進行強夯加固處理，強夯能級依據(jù)濕陷性黃土厚度不同，選擇2 000 kN·m～12 000 kN·m能級強夯進行加固處理，主夯點按梅花形布置10擊～15擊，滿夯每點夯擊數(shù)為3擊～5擊，錘印搭接1/4；按設計及試夯結果確定。

3.2.3原地面排水盲溝的設置

在原土基處理后，并在高填方地基填筑前，對存在地下水徑流和泉眼出露處，應采用排水盲溝將水引出填筑區(qū)域之外，以免造成填筑體浸水后軟化，從而影響高填方地基穩(wěn)定性。排水盲溝應沿填方區(qū)域內(nèi)原有溝谷、泉眼出露處，按流向、匯水面積等布置盲溝的位置、斷面尺寸和走向。盲溝的材料采用質地堅硬不均勻系數(shù)為1～2的塊石、碎石、卵石等，和符合要求的土工布。盲溝的排水縱向坡度不小于0.5%。盲溝的進水口處采用土工布全斷面包裹，出水口處應做好與填筑區(qū)域外排水溝的連接，確保排水順暢。嚴禁出水口處在高填方坡角處散水，以防排水沖刷高填方坡角。

3.2.4原土基與填筑體接觸面的處理

原土基與填筑體接觸面處理的好壞，也直接影響場地的穩(wěn)定性。若接觸面處理得好，就消除了填筑體沿結合面滑動的可能性。

原回填坡面與填筑體接觸面的處理，在順坡向回填區(qū)，結合原土基處理和地形情況，在填方高度0 m～10 m之內(nèi)，采用1∶1比例，開挖成倒坡臺階，臺階寬度不小于2.5 m，以滿足最少一排夯點的施工寬度。在填方高度10 m以上時，采用1∶2比例，開挖成倒坡臺階，然后進行原土基強夯。

高填方邊坡大都采用坡率法放坡處理，坡面區(qū)采用分層碾壓法。由于在施工過程中，強夯產(chǎn)生振動和側擠，會對邊坡的施工和穩(wěn)定產(chǎn)生影響。因此，在施工中，先進行大面積的填筑體強夯施工，隨后進行坡面區(qū)的施工。

為將坡面區(qū)與強夯填筑區(qū)的搭接處理好，將強夯填筑區(qū)的邊坡挖成臺階(臺階高寬比按1∶1)，與坡面區(qū)搭接碾壓，一方面可使得兩個區(qū)形成一體；另一方面，由于強夯填筑區(qū)在強夯時，最外一排夯點距填筑帶邊坡坡肩需要一定的距離，因此在強夯填筑區(qū)與坡面區(qū)之間形成一個強夯盲區(qū)。針對這樣的強夯盲區(qū)必須及時施工改造，施工完成后對其密實度、強度重新檢測，必須與施工設計要求一致方可。這個區(qū)域就是坡面碾壓區(qū)與強夯填筑區(qū)之間的搭接區(qū)。搭接區(qū)也采用強夯處理，稱為搭接夯區(qū)，搭接夯區(qū)分層厚度較填筑體降低一半，同時強夯能級降低一半，以后坡面區(qū)的增高均按上述方法進行，從而使得坡面區(qū)與強夯填筑區(qū)形成完整的高填方邊坡體。

3.3　分層回填強夯施工

3.3.1高填方強夯分層厚度的確定

根據(jù)規(guī)范強夯的有效加固深度及設計要求的夯后地基承載力特征值及試夯后結果來確定回填土強夯分層厚度。考慮到高填方地基的整體性和穩(wěn)定性，上層夯點的有效加固深度要延伸進下層一定深度，以形成有效的夯點位置加固區(qū)域在層與層之間的嵌固和咬合。分層厚度一般以6 m～7 m一層為宜。

3.3.2強夯參數(shù)

根據(jù)地勘結果結合施工現(xiàn)場情況選取有代表性的區(qū)域600 m2～800 m2進行回填土的試夯，待強夯結束15 d左右后，進行檢測，并與夯前檢測土力學指標對比，檢驗強夯后效果，最終確定回填土采用能級、布點間距、分層厚度等參數(shù)。

3.3.3高填方強夯施工工藝

施工方法為分層回填、分層強夯，每6 m左右進行一次強夯處理，按照由下而上的原則分層施工。其工藝的確定方法為：

1)確定強夯能級：參考因數(shù)是填料性質、各能級強夯的加固深度。分層厚度：6 m左右，強夯能級：6000 kN·m左右。

2)主夯點：布置：等邊三角形，主夯點間距：6 m，主夯點夯擊數(shù)：≥12擊，最后二擊平均夯沉量不大于10 cm。

3)夯擊能：2 000 kN·m，每點夯3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4)整平場地：各遍夯后，利用推土設備推平夯坑。

5)在進行回填及強夯施工前必須由第三方進行檢測，并得到各項檢測結果合格后方可進行。

4　工程實例實施效果

以某場平工程為例:占地面積72萬m2(南北向長:1.4 km，東西向寬:0.7 km)，施工方法：開挖回填方式。西區(qū)場地將原有的溝回填形成廠區(qū)，溝口位置回填高度達到72 m，邊坡高度57 m。

回填區(qū)溝底部設置2 m厚盲溝，盲溝采用滲水土工布包裹四周卵礫石中心大塊石的施工方法，盲溝兩側及上部采用卵礫石回填形成的滲層，滲層上部為回填土層，回填土與基巖之間為2 m厚的碎石過渡層，碎石過渡層與滲層和盲溝連接，保證地表水及裂隙水的排水暢通。

濕陷性黃土回填強夯具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　濕陷性黃土回填強夯數(shù)據(jù)表

施工期間第三方檢測單位對某煤油氣資源綜合利用項目場平地基處理工程西區(qū)強夯地基濕陷性黃土高填方地基的強夯效果進行了跟蹤檢測，地基承載力等各項檢測指標均符合設計要求。

5　經(jīng)濟效益

采用高填方地基強夯處理法，地基加固效果顯著，很好的解決了高填方回填地基的排滲水、地基承載力、回填土質的濕陷性以及回填土密實的均勻性等問題，使高填方地基獲得了較高的地基承載力和密實度。且方法具有設備簡單，施工快捷和節(jié)省投資等優(yōu)點，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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