濕陷性黃土地基的強夯處理

江飛 付彥亭

摘要根據(jù)強夯法施工的具體實踐，介紹了該方法的施工工藝、檢測項目、控制標準等。

關(guān)鍵詞強夯法施工技術(shù)

中圖分類號： TU74文獻標識碼： A

強夯法由法國Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)，該法又稱為動力固結(jié)法或動力壓密法。這種方法是將一定重量的重錘以一定的落距給予地基以沖擊和振動，從而達到提高土的強度，增大密實度，改善土的振動液化條件，消除濕陷性黃土的濕陷性等目的。

前言

1.1工程概況

丹拉國道主干線宣化至老爺廟（冀蒙界）公路，路線穿越區(qū)位于華北平原與內(nèi)蒙古高原過渡帶的冀西北山地邊緣，屬冀西北山間盆地。路線穿越區(qū)的黃土狀亞砂土，黃土狀亞粘土分布較廣，但規(guī)模不大，分布不連續(xù)。其厚度為2～10米，具垂直節(jié)理、大孔隙特征，其濕陷程度為I～II級，其中K73+700～K74+800為自重中等濕陷。

設(shè)計要求經(jīng)強夯加固后其靜力觸探比貫入阻力當量值大于2Kpa，標貫擊數(shù)當量值大于6擊，地基反應(yīng)模量大于30MN/m3，墊層干密度大于1.9g/c m3。

1.2設(shè)計參數(shù)

(1)錘重20t，底面積4m2。

(2)夯點采用正方形布置，夯點間距4.5m。

(3)夯擊3遍，第一遍：主夯，按規(guī)定間距；第二遍：副夯，在各主夯點中間穿插進行，仍按規(guī)定間距；第三遍：滿夯，利用夯點彼此搭接1/4連續(xù)夯擊。

(4)主夯、副夯采用單擊夯擊能為3000kN·m，夯擊次數(shù)均為4次；滿夯采用單擊夯擊能為700~1000 kN·m，滿夯擊次為最后一擊夯沉量小于50mm。

(5)如果機械設(shè)備在清除表土后能直接進行強夯，則不加墊層，否則增加50cm砂礫墊層后進行強夯施工。

強夯試驗

2.1 試驗?zāi)康?/p>

強夯參數(shù)包括錘重、落距、加固深度、夯點布置、加固范圍、最佳夯擊能、夯擊遍數(shù)及間歇時間、墊層厚度及材料等。鑒于目前國內(nèi)外尚未形成一套確定強夯參數(shù)的理論和計算方法，在大面積強夯施工前，應(yīng)先根據(jù)設(shè)計單位提供的施工參數(shù)及類似工程的施工經(jīng)驗，在夯區(qū)范圍內(nèi)選點試夯。以確定合理的強夯參數(shù)及施工工藝，確保處理效果。

2.2 確定強夯的基本參數(shù)

有效加固深度

強夯加固地基的有效深度，是指經(jīng)過強夯處理后，地基土體強度提高，壓縮性降低，其加固效果均達到或超過進行加固所要求的最低值的土層深度范圍。

由于強夯處理效果受多種因素影響，一方面受夯擊能、夯點間距、夯擊次數(shù)、錘底形狀、施工工藝等影響；另一方面受需處理地層的原始結(jié)構(gòu)、均勻性及地下水位等影響。因此，確定強夯處理的有效深度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察情況、當?shù)亟?jīng)驗及試驗夯區(qū)來確定。

單位夯擊能

表一 強夯法的有效加固深度與單位夯擊能的對應(yīng)關(guān)系

單位夯擊能 有效加固深度（m）

（kN.m） 碎石土、砂土系 粉土、粘性土、濕陷性黃土等

1000 5.0~6.0 4.0~5.0

2000 6.0~7.0 5.0~6.0

3000 7.0~8.0 6.0~7.0

4000 8.0~9.0 7.0~8.0

5000 9.0~9.5 8.0~8.5

6000 9.5~10.0 8.5~9.0

2.3 施工方法及控制

(1)點夯分兩遍完成，隔點不隔行；滿夯分兩遍完成，先夯間滿夯，再普夯。

(2)控制間歇時間，兩遍點夯的間歇時間不少于20天，以超孔隙水壓力消散大于70%以上控制，點夯與滿夯間歇時間不少于15天，以超孔隙水壓力消散大于50%控制。

2.4 施工注意事項

(1)路塹段應(yīng)首先開挖后夯擊，并根據(jù)路堤強夯段的下沉量資料，在開挖至高于路基設(shè)計標高一定值后進行夯擊，使夯擊后地面標高低于并接近設(shè)計標高。

(2)斜坡段路堤基底的橫向或縱向坡度陡于1：5的陡坡段，須先把斜坡推出處理范圍外，開挖出滿足機械作業(yè)要求的臺階后，再進行夯擊。

(3)當原地面表層較濕或含水量較大時，在夯擊前應(yīng)在該段鋪墊10cm~20cm厚的碎石，然后進行夯擊。

(4)冬季施工時，如凍土層厚度<0.5m時，應(yīng)在原夯擊數(shù)上加夯2擊~3擊，當凍層厚度>0.5m時，則不宜施工。

最佳夯擊能與控制標準的確定

由動力固結(jié)理論，使地基中產(chǎn)生孔隙水壓力達到土的覆蓋壓力時的擊實能稱為最佳擊實能，當單擊夯擊能一定時，與最佳擊實能相對應(yīng)的夯擊次數(shù)稱為最佳夯擊數(shù)。恰當選擇夯點擊數(shù)，是取得良好加固效果的一個重要因素。夯點擊數(shù)小，達不到壓實加固效果，擊數(shù)過大，不僅費用高、不經(jīng)濟，有時還會降低地基承載力。因此，夯點數(shù)應(yīng)根據(jù)地層結(jié)構(gòu)等選擇最佳數(shù)值。

最佳擊實能的確定可采用單點夯沉量與夯擊次數(shù)關(guān)系曲線確定，且滿足最后兩擊平均夯沉量≯5cm，夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起及不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。在試夯過程中，對每一夯點的每一擊的夯沉量進行測量，并繪出夯沉量與夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線。

一般，夯擊最初的幾擊，夯擊數(shù)—夯沉量曲線陡增，各擊夯沉量增加幅度較大，此時地基受到?jīng)_擊擠壓，土的密實度增加，承載力提高，壓縮性降低，主要表現(xiàn)為塑性變形。其后，隨著夯擊數(shù)的增加，每擊的夯沉量逐漸減小，此時地基土的變形包括塑性變形和彈性變形，當達到一定擊數(shù)以后，每擊夯沉量顯著減小（在5cm以內(nèi)），夯擊數(shù)—夯沉量曲線趨于平緩，每擊夯沉百分率也<5%，夯擊能主要消耗于地基的彈性變形。

單點夯擊同時滿足條件1、2中的①、②兩項時可以止夯。

條件1 ①同一夯位最后兩擊的平均夯沉量<5cm;

②單點夯擊次數(shù)≮4擊；

條件2 ①單位面積累計夯擊能>2000kN.m;

②夯坑深度>120cm；

滿夯結(jié)束7天后對強夯處理地基取樣進行濕陷性系數(shù)、干密度、承載力等項目的檢測。強夯施工段檢測頻率500米鉆探一處，每隔一米的深度范圍取樣，檢測標準如下：

濕陷性系數(shù)s

每處的平均值s≤0.005，最大值不超過0.015；

(2) 干密度d

強夯的平均值d ≥1.58g/cm3，最小值不小于1.50 g/cm3。

(3) 地基土容許承載力

強夯的平均值大于210kPa.

如果濕陷性系數(shù)的檢測結(jié)果不能滿足上述標準，則該鉆探處所代表路段重新夯擊，如干密度或承載力不能滿足上述標準，可在相鄰鉆探檢測。

試驗檢測

對強夯的整個夯擊過程應(yīng)該采取夯前、夯中、夯后三個階段的控制。

4.1 夯前檢測

(1)檢測夯錘的重量及錘底面積；

(2)檢測場地平整情況；

(3)對需夯擊處理范圍內(nèi)的地基原狀土取樣，分別進行物理力學性能的分析；

4.2 夯中檢測

夯錘的落距不得小于設(shè)計落距；

夯錘的落點誤差不得大于15cm；

(3)控制單位時間內(nèi)的夯擊處理面積；

(4)控制夯擊遍數(shù)間的間隔時間；

(5)夯擊過程中的異?，F(xiàn)象，如夯坑周圍出現(xiàn)隆起，夯沉量異常等情況；

4.3 夯后檢測

(1)每一遍夯擊完后，應(yīng)檢測夯坑深度、夯點間距及處理寬度合格后方可填平；

(2)滿夯后，對場地進行平整和壓實，應(yīng)達到規(guī)范要求的原地面的各項指標，并測量高程，填寫地面標高變化；

(3)滿夯結(jié)束7天后，在夯擊處理范圍內(nèi)垂直取樣，每隔一米的深度范圍取樣，分別進行物理力學性能的分析。

5 結(jié)語

地基強夯施工技術(shù)含量高，采用上述方法所用設(shè)備簡單，原理直觀，適用范圍廣泛，可用于加固各種填土、濕陷性黃土、碎石土、砂土、一般粘性土、軟土以及工業(yè)、生活垃圾等地基，特別是對非飽和土加固效果顯著。對飽和土地基加固效果的好壞，關(guān)鍵在于排水，如飽和砂土地基，滲透性好，超孔隙水壓力容易消散，夯后固結(jié)就快。對于飽和的粘土或淤泥土，由于滲透性差，土體內(nèi)的水排除困難，加固效果就比較差。

參考文獻

1鄭晏武，中國黃土的濕陷性．北京：地質(zhì)出版社，1982

2葉書麟.地基處理.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1988

3巖土工程勘察規(guī)范。GB50021-2009

4 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范．JGJ 79-2012

作者簡介

1江 飛，畢業(yè)于河北工業(yè)大學，中級職稱，一直從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作

2付彥亭 ，畢業(yè)于河北工業(yè)大學，中級職稱，一直從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作