高層建筑濕陷性黃土地基加固方法研究

劉云

摘 要： 隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國工程建設(shè)規(guī)模越來越大，人們對其建設(shè)質(zhì)量提出了更高的要求。而建筑工程整體質(zhì)量的優(yōu)劣很大程度上受地基土質(zhì)的影響，特別是不良地基的影響。濕陷性黃土地基極易導(dǎo)致地基沉降問題發(fā)生。強(qiáng)夯法的應(yīng)用，可最大程度控制地基不均勻沉降，減少沉降量，能夠全面提升工程的施工質(zhì)量，最終實(shí)現(xiàn)工程使用壽命延長的目的。

關(guān)鍵詞： 高層建筑；濕陷性黃土；地基加固

我國地域廣袤，濕陷性黃土分布較廣，濕陷性黃土地基是建筑工程基施工中常見的不良地質(zhì)條件，此類土體具有較高壓縮量，且強(qiáng)度、承載力及穩(wěn)定性差，必須采取相應(yīng)處理措施。強(qiáng)夯技術(shù)施工效率高，地基處理效果良好，能夠達(dá)到最佳基加固效果。在具體施工應(yīng)用中，需充分掌握該項技術(shù)的操作規(guī)范，嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝流程，確保建筑地基施工質(zhì)量，提高建筑工程施工的穩(wěn)定性及安全性。

一、黃土濕陷性機(jī)理及強(qiáng)夯技術(shù)的特點(diǎn)

當(dāng)前，國內(nèi)外在黃土濕陷性方面研究較多，在濕陷原因、機(jī)理方面，主要分析角度包含微觀結(jié)構(gòu)特征、孔隙特點(diǎn)等，為更好地消除黃土濕陷性，必須充分掌握其濕陷性機(jī)理。

第一，松散、多孔為黃土結(jié)構(gòu)的主要特征，黃土濕陷性產(chǎn)生的主要原因就是存在結(jié)構(gòu)性孔隙；

第二，黃土內(nèi)存有不抗水粒間聯(lián)結(jié)，這也是造成黃土濕陷的主要因素。粘土水—膠聯(lián)結(jié)是黃土不抗水聯(lián)結(jié)的主要表現(xiàn)形式，于濕陷性而言，可溶鹽、溶液內(nèi)離子類型、濃度等也會造成極大影響。

作為一種古老的夯實(shí)措施，強(qiáng)夯技術(shù)的基礎(chǔ)是重錘夯實(shí)技術(shù)，相比重錘夯實(shí)技術(shù)，強(qiáng)夯技術(shù)在原理、加固效果等方面又存在諸多優(yōu)勢，強(qiáng)夯法是指為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法。稱動力固結(jié)法，利用起吊設(shè)備，將10～40噸的重錘提升至10～40米高處使其自由下落，依靠強(qiáng)大的夯擊能和沖擊波作用夯實(shí)土層。其特點(diǎn)如下：

1、適用性強(qiáng)。強(qiáng)夯技術(shù)在多種土質(zhì)適用，如砂性土、粉土、黃土等。

2、應(yīng)用范圍廣。在各類工程地基加固中都可選取強(qiáng)夯技術(shù)，如公、建筑、橋梁等。

3、加固效果良好。通過強(qiáng)夯施工處理后，地基承載力可有效提升，具體良好加固效果

二、濕陷性黃土地基強(qiáng)夯施工工藝

在我國黃土地質(zhì)分布廣泛，大部分存在濕陷性，對工程建設(shè)的危害性較大。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。根據(jù)工程建設(shè)要求，本文提出了利用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的施工方法，具體工藝流程及質(zhì)量控制措施如下：

1、工藝流程

（1）清理并平整場地，測量強(qiáng)夯前場地高程。按照設(shè)計要求清理表層的草皮和腐殖土層（一般清表厚度不得小于30cm，腐殖土層較厚及附著有非適用材料的段應(yīng)將其清除徹底），并挖除局部的淤泥、翻漿土層，積水段應(yīng)排除積水并將土翻松晾干。

強(qiáng)夯施工前應(yīng)認(rèn)真查明強(qiáng)夯場地范圍內(nèi)的地下建筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，并采取措施，以免因強(qiáng)夯施工而造成破壞。同時對地基范圍內(nèi)的坑洞、水井及平整土地中填埋的淺溝壑進(jìn)行調(diào)查，采取切實(shí)可行的措施消除可能產(chǎn)生的基質(zhì)量隱患。

（2）強(qiáng)夯試驗(yàn)。強(qiáng)夯法處理地基大面積施工前，宜先進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)（試夯），通過試夯確定強(qiáng)夯機(jī)具、夯錘（重量及錘底靜壓力）及夯錘落距、單點(diǎn)總夯擊能（夯擊數(shù)）、夯點(diǎn)間距及每遍夯擊間歇時間、夯擊遍數(shù)、有效加固深度、夯擊地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值、壓縮模量或變形模量等參數(shù)，同時提供參考的工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（3）試夯中的重要測試工作。第一，地基土天然含水率及地基土的滲透性以確定每遍夯擊間隔時間；

第二，為確定最佳夯擊能和夯擊數(shù)應(yīng)觀測夯坑體積及夯坑周圍地面的隆起量；

第三，測試試夯前后地基土的各項物理力學(xué)指標(biāo)；

第四，檢測地基土的承載力、地基加固影響深度、地基土的壓縮模量、變形模量等；

第五，強(qiáng)夯振動對試驗(yàn)結(jié)果無影響，但施工產(chǎn)生的振動對相鄰的建筑物、結(jié)構(gòu)物、地下管線等將產(chǎn)生不利影響，故測試強(qiáng)夯振動對預(yù)防振害有實(shí)際意義。

第六，通常情況下，強(qiáng)夯參數(shù)有設(shè)計單位提供，施工單位應(yīng)通過試夯來驗(yàn)證設(shè)計單位提供的強(qiáng)夯參數(shù)是否可行；試夯結(jié)束后，應(yīng)對試夯前選定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校正。

（4）強(qiáng)夯施工步驟。完成上述施工后，可在整平的場地上標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測量場地高程；隨后起重機(jī)就位，使夯錘對準(zhǔn)夯擊點(diǎn)的位置；測量夯前錘頂高程。將夯錘起吊到預(yù)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(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘傾斜時，應(yīng)及時整平坑底，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點(diǎn)的夯擊，待第一遍夯擊作業(yè)完成后，用推土機(jī)或鏟車將夯坑填平，并測量場地高程；按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)。最后按上述步驟用低能量滿夯，將場地表層夯實(shí)，滿夯錘印搭接不小于1/4夯錘的直徑，將場地表層松土夯實(shí)，并測量夯后場地高程。檢測前應(yīng)將滿夯后地表輾壓，以達(dá)到地基土的壓實(shí)度要求。

2、質(zhì)量控制措施

（1）強(qiáng)夯施工宜在干旱季節(jié)進(jìn)行。在雨期施工時應(yīng)采取措施，防止場地積水，否則，將導(dǎo)致土質(zhì)變軟、出現(xiàn)土體擠出現(xiàn)象，降低強(qiáng)夯效果。

（2）強(qiáng)夯施工前應(yīng)對夯點(diǎn)放線進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)核，其偏差應(yīng)小于5cm。夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯時應(yīng)及時糾正。

（3）應(yīng)嚴(yán)格按照夯點(diǎn)布置圖的次序進(jìn)行強(qiáng)夯，不得漏夯；強(qiáng)夯機(jī)就位應(yīng)按次序，并有利于多臺強(qiáng)夯機(jī)同時施工。

（4）開夯前應(yīng)檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計要求。若夯錘使用過久往往因底面磨損而使重量減輕。落距未達(dá)設(shè)計要求的情況，在施工中也常發(fā)生。這些都將影響單擊夯擊能的大小。

（4）施工過程中應(yīng)按設(shè)計要求檢查每個夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和末夯的夯沉量。并詳細(xì)記錄強(qiáng)夯的各項參數(shù)（如夯擊能、夯擊次數(shù)、每次夯擊的沉降量等）和施工等情況，以備施工結(jié)束后進(jìn)行檢測。

（5）強(qiáng)夯施工結(jié)束1～4周后應(yīng)對地基加固質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。檢測點(diǎn)位置可分別布置在夯坑內(nèi)、夯坑外和夯擊區(qū)邊緣。每1000m2范圍內(nèi)抽檢不宜少于3處，檢驗(yàn)深度應(yīng)不小于設(shè)計處理的深度。

（6）強(qiáng)夯處理后的地基竣工驗(yàn)收時，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用原位測試或室內(nèi)土工試驗(yàn)。

三、結(jié)束語

綜上所述，為了消除黃土濕陷性對工程建筑地基造成的不良后果，國內(nèi)及國際上的眾多工程技術(shù)人員及學(xué)者在進(jìn)行了大量研究及實(shí)踐后，為消除黃土的濕陷性而發(fā)明了很多地基處理的技術(shù)、方法及措施。其中，強(qiáng)夯作為經(jīng)常使用的一種方法及手段，具有效果顯著、施工簡便、造價低及工期短等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程處理黃土濕陷性時得到了廣泛應(yīng)用。但強(qiáng)夯施工的技術(shù)參數(shù)較多，且各地域黃土的地質(zhì)特征復(fù)雜性及其他影響因素的存在，強(qiáng)夯理論尚未完善，僅按規(guī)范、文獻(xiàn)和以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)夯施工參數(shù)的確定往往出現(xiàn)較大偏差，很難達(dá)到預(yù)期的處理效果。為此，必須按照以往經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)規(guī)范的取值要求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行強(qiáng)夯施工，做好現(xiàn)場試夯作業(yè)，規(guī)范施工工藝，從而確保地基處理的質(zhì)量。

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