強夯法處理粉土濕陷性的應用

周慕忠

前言

濕陷性粉土處理目的主要是消除其濕陷性，滿足地基變形、強度以及邊坡穩定的要求。鑒于濕陷性粉土的特性和工程危害，必須對其進行處理。目前濕陷性粉土的常用處理方法主要有換填法和強夯法。換填法就是將土基下的濕陷性粉土全部挖除，然后采用工程性能良好的土分層回填碾壓密實。換填法的優點是可以徹底清除濕陷性粉土，用工程性能好的土源替代，可以保證填料的均勻性、穩定性和密實性，施工工藝簡單。但對面積較大的濕陷性粉土進行換填，不僅工程量大，而且工期長。強夯法是用夯錘提高至一定高度使其自由下落，給地基施加沖擊和振動能量，從而提高地基土的承載力，降低壓縮性，改善工程性能。采用強夯法處理，不僅施工簡單，工期短，處理效果好，還可減少外借土方量。因此在粉土分布面積較廣且厚度不超過10～15m的情況下應優先采用強夯法處理。

1 工程概況

烏魯木齊地窩堡國際機場北區改擴建工程位于天山山脈北麓荒漠沖積帶的邊緣，東、南、西三面為天山山脈延伸坡地，北面及西北面為開闊地帶，該工程地質條件復雜，原場地遍布1.2～3.8m厚粉土，粉土具有濕陷性，且厚薄不一，在大面積高填土作用下，可能產生較大沉降，尤其是差異沉降對場地后期建設和使用帶來不利影響。

航站區最大填方厚度28.3m，平均填方厚度約為10.2m，大面積高填方填筑體填筑及處理方案設計和施工質量，直接決定了該區域高填方場地的整體穩定、沉降總量以及變形發展趨勢。

表1 粉土層主要物理指標和工程特性指標

2 強夯處理目的

針對原場地淺層土區域內存在的濕陷性粉土，采用2000kN·m能級強夯處理試驗，在強夯前、后，分別進行室內土工試驗、平板載荷試驗、標準貫入試驗和夯沉量監測，獲得土體壓實度、濕陷系數、承載力和變形模量等指標。

3 施工過程

3.1 施工參數

表2 粉土處理指標

選取20×20區域為施工場地，采用2000kN·m按照設計參數進行強夯施工。

第一遍點夯能級為2000kN·m，點夯間距3.5m，正方形布置，收錘標準按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制，強夯結束后將夯坑推平；第二遍點夯等級為2000kN·m，在第一遍之間插點，收錘標準按最后兩擊平均沉降量≤5cm控制，強夯結束后將夯坑推平；最后一遍滿夯能級為1000kN·m，要求夯印1/3搭接，每點夯3擊。滿夯結束后，將夯坑推平，平整場地。

圖1 夯點布置平面圖

3.2 總體施工步驟

（1）場地清表，清除試驗區范圍內的耕土，清表后，試驗區范圍內的有機質含量不超過5%。

（2）平整場地，場地平整度應滿足施工設備安全行走要求。

（3）按照試驗檢測要求，進行原地基強夯處理前檢測，包括室內土工試驗標準貫入試驗等。

（4）強夯主機就位，夯錘置于夯點位置，將夯錘起吊至預定高度后自動脫鉤，夯錘夯擊地面，測量并記錄夯前錘頂高程、錘重、落距等相關參數。

（5）重復步驟（4），按照收錘標準控制夯擊擊數。重復上述步驟，完成第一遍全部夯點夯擊。

（6）完成第二遍點夯，完成后將夯坑推平。

（7）點夯施工后進行低能級滿夯施工，將場地表層土夯實，并測量夯后場地高程。

（8）按照試驗檢測要求，進行原地基強夯處理后檢測，包括室內土工試驗平板載荷試驗、標準貫入試驗等。

4 地基檢測效果

在強夯處理前、處理后，主要測試數據分析如表3。

表3 強夯前后土工試驗成果對比

強夯處理后，粉土的孔隙比變小，密度提高。密度由處理前的1.55g/cm3約提高至1.75g/cm3，壓實系數約為0.92；強夯消除了大部分濕陷性，濕陷性系數約從0.09降低至0.03。

圖3 測試點2浸水載荷試驗

表4 載荷試驗結果

載荷板試驗得到的浸水后附加沉降約為30mm。

承載力特征值250kPa，大于220kPa標準值。

5 結論

強夯處理后對于減小濕陷性有很明顯的作用，可以達到地基承載力的要求，采用強夯法處理粉土濕陷性的工藝是可行的。但強夯并未完全消除粉土的濕陷性，且土體的變形模量還較強夯前有所降低，因此，在結構變形和穩定性要求較高區域，建議采用其他方式消除粉土濕陷性，若粉土較淺可對粉土進行清除。