處理濕陷性黃土地基中強(qiáng)夯法的應(yīng)用分析

鐘 軍 波

(山西省地勘局二一四地質(zhì)隊，山西 運城 044000)

?

處理濕陷性黃土地基中強(qiáng)夯法的應(yīng)用分析

鐘 軍 波

(山西省地勘局二一四地質(zhì)隊，山西 運城 044000)

介紹了濕陷性黃土地基試夯的目標(biāo)與設(shè)計參數(shù)，闡述了強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土的施工程序及注意事項，并提出了施工質(zhì)量檢測措施，可有效防止地基濕陷性事故的發(fā)生。

濕陷性黃土，地基，強(qiáng)夯法，質(zhì)量檢測

目前來看，國內(nèi)采用強(qiáng)夯法對濕陷性黃土地基進(jìn)行加固，已有多例成功實例。這是一種原位地基處理方法，以土治土，具有費用低、建材消耗量小或者不消耗建材等應(yīng)用優(yōu)勢。試驗數(shù)據(jù)顯示，采用強(qiáng)夯法對濕陷性黃土地基進(jìn)行處理時，瞬時沉降可達(dá)40 cm～50 cm，對地基加固處理以后其壓縮性減小2倍～10倍，強(qiáng)度增大2倍～5倍，而且加固的深度可以超過10 m。強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理過程中應(yīng)用廣泛，而且取得了非常顯著的效果。

1 地基試夯參數(shù)采集及應(yīng)用

1.1 試夯目標(biāo)

基于對擬建工程施工建設(shè)要求的分析，確定地基加固處理以后的承載力、影響深度、壓縮模量，尤其是濕陷深度。結(jié)合濕陷性黃土的特點，選定單位面積夯擊數(shù)、夯擊批次、夯點之間的距離，確定其是否需要加入適量的墊層或者填料，然后再對其深度進(jìn)行確定。為此，應(yīng)當(dāng)熟悉工況，全面了解工程設(shè)計意圖、建設(shè)要求；對擬建工程工況與現(xiàn)場情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查，尤其是施工環(huán)境(其中包括環(huán)境污染、危害和噪聲干擾等)，并且對砂石料來源及其市場價格等，做到心中有數(shù)。

1.2 濕陷性黃土地基試夯及參數(shù)采集

對于強(qiáng)夯法而言，其中的很多設(shè)計參數(shù)具有經(jīng)驗性特點，而且影響因素也非常的復(fù)雜，無法對其進(jìn)行理論上的精確計算。在設(shè)計過程中，經(jīng)常采用工程類比方法對其進(jìn)行計算，為確保驗證設(shè)計質(zhì)量，在正式開工之前需對其進(jìn)行強(qiáng)夯試驗,以便于對各設(shè)計參數(shù)進(jìn)行校正。本地設(shè)計基礎(chǔ)下4.0 m內(nèi)濕陷性黃土全部消除,地基承載力為190 kPa。起夯面下5.0 m含水率范圍為15.3%～22.0%，平均18.3%；塑限處于17.7%～19.0%之間,平均18.1%，適用于強(qiáng)夯。采用1 000 kN·m強(qiáng)夯能級，有效夯實厚度4.0 m。由于該地區(qū)長期采用工業(yè)用水，為減少水從地基側(cè)面浸入，強(qiáng)夯范圍從基礎(chǔ)外緣向外6.0 m。所選用的夯錘，底面直徑為2.30 m,面積為4.15 m，落距為10.0 m，夯位按照三角形方式進(jìn)行排布。結(jié)合相近項目數(shù)據(jù)資料，兩遍主夯擊的數(shù)量為12擊，拍夯時采用600 kN·m進(jìn)行三次滿夯擊。試夯地基的夯沉量是0.78 m，底面標(biāo)高是-2.50 m，夯前標(biāo)高是-1.72 m，絕對高程是392.18。

1.3 試夯參數(shù)應(yīng)用

在試夯過程中，應(yīng)當(dāng)選擇小片區(qū)，建議采用不同類型的單擊夯擊方式作比照，擇優(yōu)選擇。單點夯過程中，應(yīng)當(dāng)對地表豎直、水平方向上的位移進(jìn)行精確測定，并且記錄好每一擊夯擊時的沉量；同時，還要對夯坑的深度、體積、口徑等進(jìn)行測量，并對孔隙水壓力增長、消散值和時間等進(jìn)行測定。對試夯結(jié)果分析檢驗，應(yīng)當(dāng)確保時效性，而且測試內(nèi)容建議選擇取土試驗法(比如抗剪強(qiáng)度、壓縮模量、含水量、滲透系數(shù)和密度等)、動力觸探法、旁壓試驗法和波速試驗法等?？觽?cè)應(yīng)當(dāng)在與距坑心間距大約2.5 m～3.0 m范圍內(nèi)布設(shè)3個點，用以對加固處理的影響范圍進(jìn)行測定，然后確保夯點間距的合理性。小區(qū)域的試夯，應(yīng)當(dāng)選擇典型地段，而且試夯面積應(yīng)當(dāng)按照布點要求進(jìn)行確定,從而使試夯區(qū)的檢驗更具代表性。

2 強(qiáng)夯法施工及注意事項

2.1 施工機(jī)械設(shè)備

第一，吊車。濕陷性黃土地基處理過程中，采用單纜起吊方式，吊車的起重量至少為錘重的3倍。從實踐來看，該種方法施工質(zhì)量和效率都非常的高，目前國外已有多種類型的強(qiáng)夯吊車；如果采用的是多纜起吊方式，則可選擇小型的吊車，但必須利用自動脫鉤設(shè)施,而且吊車的起重量至少為錘重1.5倍。在小吊車大能級強(qiáng)夯過程中，一般會增設(shè)龍門架用于支撐和穩(wěn)定吊臂。在強(qiáng)夯施工過程中，建議采用裝有自動脫鉤設(shè)施的履帶式起重機(jī)。如果采用履帶式起重機(jī),則建議在臂桿端位置安裝輔助門架，以免落錘時出現(xiàn)機(jī)架傾覆現(xiàn)象。

第二，夯錘。一般而言，夯錘多為鑄鋼錘或者外包鋼板的混凝土錘。其中，前者可制成組合式，便于錘重的實時調(diào)整。目前國內(nèi)設(shè)計的一種稍帶斜度的倒圓臺錘，對濕陷性黃土進(jìn)行夯擊以后，坑壁一般不會出現(xiàn)塌土問題，而且落點非常的準(zhǔn)確，易起錘,尤其適用于軟弱地基的夯實。此外還會用到自動脫鉤裝置，推土機(jī)和碾壓機(jī)都是輔助性設(shè)備。

2.2 施工程序

擬建工程項目地下水位相對較高，或者夯坑底的積水對施工質(zhì)量會產(chǎn)生影響時，建議采用人工方式對地下水位進(jìn)行降低，可以適當(dāng)鋪填一些松散的建材，強(qiáng)夯過程如圖1所示。強(qiáng)夯施工之前，應(yīng)當(dāng)查清楚施工現(xiàn)場所在地的地下構(gòu)筑物及其布設(shè)的各種地下管線走向、位置和標(biāo)高等,并在此基礎(chǔ)上及時采取有效的措施進(jìn)行處理,以免因強(qiáng)夯施工而造成嚴(yán)重的損壞。如果強(qiáng)夯法施工應(yīng)用過程中產(chǎn)生可振動,則必然會對周圍的建筑設(shè)施等產(chǎn)生不同程度的影響和傷害，為此應(yīng)當(dāng)采取有效的防振或者隔方法。

具體而言，在強(qiáng)夯法應(yīng)用過程中，其施工步驟分析如下：首先，應(yīng)當(dāng)先清理和平整場地，將第一遍夯點位置標(biāo)出來，然后對該場地的高程進(jìn)行測量；其次，起重機(jī)就位以后，夯錘與夯點位置對準(zhǔn)。對夯前錘頂高程進(jìn)行測量，并且將夯錘起吊至預(yù)定高度位置，開啟設(shè)施待夯錘脫鉤下落，將吊鉤放下，并對錘頂高程進(jìn)行測量。此時，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而導(dǎo)致夯錘歪斜，則應(yīng)當(dāng)及時對坑底進(jìn)行整平。最后，重復(fù)上述步驟，按照設(shè)計的夯擊次數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)，完成單個夯點的夯擊任務(wù)。用推土機(jī)填平夯坑，并對場地高程進(jìn)行測量。在預(yù)定間隔時間以后，逐次全部夯擊，然后再用低能量進(jìn)行滿夯，直到場地表層的松土都被夯實為止，并對夯后場地高程進(jìn)行測量、記錄。在基底地面布設(shè)厚度為0.20 m的灰土(比例為2∶8)。在施工過程中，將石灰逐漸撒入土層之中，在不灑水的情況下對其初拌，攪拌均勻后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行8 h～12 h的悶料，然后灑水均勻復(fù)拌；完成以上工序后，對地面進(jìn)行整平和壓實。經(jīng)檢測強(qiáng)度合格以后，在灰土墊層上布設(shè)防滲復(fù)合土工膜。同時，還要對邊坡進(jìn)行加固，即在路基面以下0.60 m的位置，布設(shè)雙向的精編土工格柵，每層垂直間距0.50 m，其中最上兩層沿著平面進(jìn)行通鋪，各層深入路堤邊坡的寬度為2.50 m，土工格柵伸長率達(dá)到10%時，其縱向和橫向的抗拉強(qiáng)度至少25 kN/m，而且坡面采用液壓噴播方式進(jìn)行植草防護(hù)。

2.3 強(qiáng)夯施工過程中的注意事項

為了使強(qiáng)夯后的濕陷性黃土地基地表達(dá)到基底設(shè)計標(biāo)高，推掉表土在基坑中進(jìn)行，此時應(yīng)當(dāng)防止出現(xiàn)雨水進(jìn)入基坑之中。同時，強(qiáng)夯場也應(yīng)當(dāng)平整，防止雨水流入低凹之處。對于飽和軟弱土

地基而言，強(qiáng)夯施工過程中應(yīng)當(dāng)確保吊車穩(wěn)定性，必須有一定厚度的礦渣和砂礫石等墊層。在此過程中，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，其中粗粒料的粒徑不能超過10 cm，更不能用粉細(xì)砂。如果在液化砂基內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)夯施工作業(yè)，為避免夯坑涌砂流土，則應(yīng)當(dāng)采用卵石、碎石等填料進(jìn)行填實。在此過程中，應(yīng)當(dāng)注意夯錘和吊車周圍人員的人身安全；為避免因飛石而造成人身傷害，吊車駕駛室應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)，布設(shè)防護(hù)網(wǎng)，起錘以后，工作人員應(yīng)當(dāng)在至少10 m處，而且還要佩戴安全帽，嚴(yán)禁在吊臂前長期站立。

3 強(qiáng)夯法地基處理試驗檢測

在濕陷性黃土地基處理過程中，需對其質(zhì)量試驗檢測，這有利于更好的檢測和控制整個工程的施工質(zhì)量。強(qiáng)夯過程中，應(yīng)當(dāng)對夯前、夯中、夯后三個階段檢測控制。

第一，夯前質(zhì)量檢測。強(qiáng)夯法應(yīng)用之前，需先對夯錘重量、錘底面積進(jìn)行檢測，并且檢測場地平整度。對夯擊范圍內(nèi)的地基原狀土進(jìn)行取樣，并對其進(jìn)行物理力學(xué)分析。

第二，夯中質(zhì)量檢測。夯錘落距應(yīng)當(dāng)超過既定落距，夯錘落點誤差應(yīng)當(dāng)控制在15 cm范圍之內(nèi)。對單位時間內(nèi)的處理面積進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且控制好夯擊間隔時間，對全過程進(jìn)行記錄，其中包括擊點起止時間、夯擊異常、單位夯擊能和單擊次數(shù)等。

第三，夯后質(zhì)量檢測。每一遍夯擊后，應(yīng)當(dāng)對夯坑深度、夯點間距和處理寬度進(jìn)行檢查，然后對其進(jìn)行填平操作。滿夯以后，需對場地平整、壓實，達(dá)標(biāo)后測量其高程，然后對地面標(biāo)高變化情況進(jìn)行填寫；填寫夯擊記錄表，滿夯后7 d，在處理范圍內(nèi)進(jìn)行垂直取樣，對土樣做物理、力學(xué)分析。夯擊以后，對處理地基進(jìn)行擇點試驗，其重點是載荷試驗?；谠囼炈媒Y(jié)果，各試驗點加載至預(yù)設(shè)承載力2倍，沒有發(fā)生破壞，而且沉降量達(dá)標(biāo)，則說明夯擊后基底承載力能夠滿足預(yù)設(shè)要求。

4 結(jié)語

對濕陷性黃土地基進(jìn)行處理的主要目的在于，消除構(gòu)筑物地基的濕陷量，從力學(xué)層面上改變原來的地基特性，從而使其變成非濕陷性地基，減小濕陷量，以免出現(xiàn)濕陷性危害。采用強(qiáng)夯法對濕陷性黃土地基進(jìn)行處理，可以有效防止出現(xiàn)濕陷性事故、確保建筑物、構(gòu)筑物安全可靠性。

[1] 肖華只,郭偉林,安 明.超高能級法處理低含水量濕陷性黃土地基的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2015(S2)：89-90.

[2] 賈敏才,吳邵海,葉建忠.基于三維離散元法的強(qiáng)夯動力響應(yīng)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015(3)：24-26.

[3] 王 威,王建華.高能強(qiáng)夯下地基土體的變形特性[J].巖土力學(xué)，2015(S1)：20-21.

[4] 田文通,王蘭民,孫軍杰,等.黃土動力變形研究進(jìn)展與可能突破方向[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014(5)：133-134.

[5] 馬海騁.濕陷性黃土地基處理方案優(yōu)選的研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2011.

The application analysis on dynamic consolidation method in collapsible loess foundation treatment

Zhong Junbo

(214GeologicalTeam,ShanxiGeologicalProspectionBureau,Yuncheng044000,China)

This paper introduced the target and design parameters of collapsible loess foundation test ramming, elaborated the construction procedures and matters needing attention of dynamic compaction method treatment of collapsible loess, and put forward the construction quality detection measures, could effectively prevent the occurrence of foundation collapsibility accidents.

collapsible loess, foundation, dynamic consolidation method, quality inspection

1009-6825(2017)14-0067-02

2017-03-06

鐘軍波(1987- )，男，助理工程師

TU472.31

A