強夯法在濕陷性黃土地基中的應用

張 啟，胡海江，王天寶

（1 北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京，100101；2 城市軌道交通深基坑巖土工程北京市重點實驗室，北京，100101）

近幾年，全國基礎建設工作迅猛發展，而建設過程中遇到的地質問題極其復雜。濕陷性黃土被水浸濕，地基土強度會被嚴重減弱，出現明顯沉陷現象，影響施工質量和安全。強夯法是對濕陷性黃土地基較為有效的處理方法，近年來得到了很好的推廣應用，并且都取得了良好的技術經濟效果，為國家節省了巨額基礎工程費用。

1 工程實例

筆者參與的項目位于河北省張家口市懷來縣瑞云觀鄉，擬建建筑物主要為住宅93棟、酒莊兼售樓中心1棟、物業管理中心1棟，總建筑面積約82850m2，結構形式為短肢剪力墻結構，基礎形式為條形基礎。其中雙拼別墅約71棟（142戶），有地上2層加半地下室；聯排別墅約22棟（80戶），有地上2層加半地下室；酒莊建筑面積約7000m2，有地上3層、地下1層；物管中心建筑面積約2250m2，有地上2層。

1.1 工程地質條件

現場場地從南到北有條沖溝，長度約為900m，深度約為14m。地貌形態以河川平原為主，北部以平地為主，南部以緩坡為主。根據現場勘察及室內土工試驗成果，此次勘探深度范圍內（最深22m）的地層按其成因年代為第四紀沉積層，按地層物理力學性質指標可以劃分為四個大層及八個亞層，具體地層如下。

素填土①層：黃褐色，松散～稍密，干，以粉土為主，土質較均勻，整體層厚0.6～12m，對該層采取分層強夯法進行了加固處理。黃土狀粉土②層：黃褐色，中密，干，局部稍濕，干強度低，韌性低，無光澤，夾有部分薄層狀角礫或碎石，黏粒高，局部夾粉質黏土薄層，該層層厚1.4～8.6m，表現為輕微濕陷性。碎石②1層：主要以粗砂及粉土填充，局部見塊石雜色，磨圓度較差，控制粒徑20～50mm，該層層厚0.8～4.5m，該層在②層土中呈透鏡體狀零星分布。細砂②2層：黃褐色，級配較好，含少量礫石，層厚2.4～4m，該層在②層土中呈透鏡體狀零星分布。粉土③層：黏粒高，局部夾粉質黏土薄層，層厚0.9～13.3m，該層土在場地分布較廣，局部受原沖溝切割缺失。碎石④層：雜色，磨圓度較差，控制粒徑20～50mm，以粗砂及粉土填充，局部見塊石。揭露最大層厚10m。

根據勘察報告，勘探孔深范圍內未測到地下水。該場區地下水埋深大于100m。濕陷性等級Ⅰ級（輕微）～Ⅱ級（中等），評價該場地為非自重濕陷性場地。

1.2 強夯地基處理設計

根據地基處理設計圖，將施工區域分為三個類型，Ⅰ型為次溝回填區域及部分濕陷性區域，Ⅱ型為濕陷性區域，Ⅲ型據初步勘察報告為非濕陷性區域。針對不同區域采用不同的地基處理方式，具體如下。

（1）Ⅰ型次溝回填區。該區域回填土厚度較大，采用分層強夯處理，分層虛填厚度為6m。首先，對回填區底部原狀土進行分區整平，清除有植被的表層土，邊坡部分按1∶1放臺階，場地平整后進行土方分層回填，不得采用夾有磚、瓦和石塊等的滲水材料，回填土不得含有凍土或膨脹土。當回填土厚度達到設計要求時即可進行施工，采取兩遍點夯一遍普夯的方式。第一遍夯點間距為5m，采用正方形布置形式，第二遍夯點位于第一遍夯點之間，強夯設計每遍點夯夯擊能為3000kN·m，夯擊數不小于9擊，且最后兩擊的平均夯沉量不大于5cm。待到點夯夯擊完成，采用滿夯方式進行夯擊，夯擊能量為1000kN·m，滿夯每點夯錘彼此搭接1/4，每點夯擊數為3擊。完成第一層夯擊后，繼續回填6m，進行第二層強夯。第二層強夯完成后，回填至設計要求高度再進行第三層強夯。為了確保次沖溝的強夯施工，在次沖溝與主沖溝交界處，先對主沖溝進行超填，待次沖溝強夯處理之后再結合主沖溝邊坡治理方案將主沖溝中多余的土挖除。

（2）Ⅱ型濕陷性區。對于Ⅱ型濕陷性區域，首先清除有植被的表層土，對該區進行場地平整，平整至設計要求的標高并預留600mm，然后進行強夯處理，采用兩遍點夯一遍普夯的方式。第一遍夯點采用正方形的布置方式，第二遍夯點布置在第一遍夯點中間，點夯的設計夯擊能為3000kN·m，滿夯的設計夯擊能為1000kN·m。點夯夯點間距6m、夯擊數不小于8擊且最后2擊的平均夯沉量小于5cm。滿夯夯印搭接1/4。施工夯點布置如圖1所示。

（3）Ⅲ型非濕陷性區域。該區域為非濕陷場地，對于削方區域可不進行地基處理，地基處理主要針對的是該范圍內的回填區域。對于回填深度不大于2m的區域，首先對回填區底部原狀土進行分區整平，清除有植被的表層土，對填方部分進行土方分層回填碾壓，分層厚度0.3m，壓實系數不小于0.95。對于回填深度大于2.0m的區域按Ⅰ區處理方案處理，采取的能級根據現場試夯確定。

圖1 夯點平面布置示意圖（單位：kN·m）

2 試驗結果分析

2.1 強夯地基荷載試驗

根據設計及相關規范要求，對強夯部位做荷載試驗。檢測結果是，經過強夯處理，地基承載力特征值不小于150kPa，符合設計要求。鑒于文章篇幅，選取北區A08號試驗點P-S曲線如圖2所示，南區B35號試驗點的P-S曲線如圖3所示。

圖2 北區A08號試驗點荷載試驗P-S曲線

2.2 標準貫入試驗

試驗采用63.5kg自由落錘，落距為76cm。將貫入器打入15cm土層中，然后每打入10cm記錄下錘擊數，打入30cm的錘擊累計數量為標準貫入錘擊數N。

標準貫入試驗結果表明，經強夯處理后，場地的粉土地基密實度和強度均得到提高。

2.3 取土及室內土工試驗

對于濕陷性區域，強夯處理后進行鉆孔取土。鉆孔深度不小于6m，每隔1m采取土樣。通過室內土工試驗，并依據《濕陷性黃土地區建筑標準》（GB 50025—2018）對強夯處理后土的濕陷性是否消除進行評價。

圖3 南區B35號試驗點荷載試驗P-S曲線

室內土工試驗結果表明，經強夯處理后的地基，6m深度范圍內土的濕陷系數δs均小于0.015，證實其濕陷性已經消除。

3 結束語

強夯法進行地基處理，優點在于施工工藝簡單、工期較短、經濟效益好、對環境影響相對較小。文章采用強夯法對濕陷性黃土地基進行處理具有一定的有效性，經強夯處理后的地基通過地基荷載試驗、標貫試驗、室內土工試驗，試驗結果均滿足設計要求，6m深度范圍內土的濕陷系數δs均小于0.015。此外，經過粗略計算，強夯法與傳統的換土墊層和樁基進行比較，工期大約縮短4個月，造價節約50%。可見，無論從技術效益、經濟效益還是社會效益角度分析，強夯法都是較為有效的一種處理濕陷性黃土地基的地基處理方法。