注水增濕+高能級強(qiáng)夯在巨厚濕陷性黃土中的應(yīng)用

閆 秀 維

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

濕陷性黃土在我國分布較廣，位于濕陷性黃土地基上的建筑物大量存在。濕陷性黃土受水浸濕后土體的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)物的安全和使用。通過某工程實(shí)例，我們發(fā)現(xiàn)，如果提前對場地采取注水增濕措施，使土體含水率達(dá)到最佳含水率，再結(jié)合高能級強(qiáng)夯來提高強(qiáng)夯處理的有效影響深度，從而有效提高地基承載力。通過實(shí)踐，我們摸索出一套處理巨厚濕陷性黃土地基的方法，并經(jīng)過應(yīng)用，得到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 注水增濕+高能級強(qiáng)夯施工方法

注水增濕+超高能級強(qiáng)夯法是通過提前對場地進(jìn)行注水增濕，使要求處理范圍內(nèi)地基土的含水率達(dá)到最佳含水率后，采用超高能級強(qiáng)夯設(shè)備，大間距布點(diǎn)，分多遍進(jìn)行強(qiáng)夯，來提高地基承載力的一種方法。該方法通過注水增濕有效改善土壤含水量，改變了土體結(jié)構(gòu)，將強(qiáng)夯帶來的沖擊波向下傳遞，增加了夯坑影響深度，使總的有效加固深度得到大幅度的提高，從而有效提高了地基承載能力。

2 工程實(shí)例

我公司承接某項(xiàng)目地基處理工程，地基處理面積33萬m2，場地地基土由濕陷性粉土、粉土、粉砂、粉質(zhì)粘土組成，設(shè)計(jì)要求地基處理后的地基承載力不小于180 MPa,有效處理深度20 m，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過對現(xiàn)場濕陷性黃土取樣，土工試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土壤含水率低，遇水后出現(xiàn)明顯下沉，通過試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)與設(shè)計(jì)研究決定采用注水增濕，使土壤含水率達(dá)到最佳含水率后，再采用超高能級強(qiáng)夯對巨厚濕陷性黃土處理的施工方案，簡述如下。

2.1 注水+強(qiáng)夯施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→夯區(qū)測量定位→注水孔點(diǎn)放樣→移機(jī)就位→注水施工→主夯夯點(diǎn)放樣→移機(jī)就位→主夯夯點(diǎn)施工→推平夯坑→間夯夯點(diǎn)放樣→移機(jī)就位→間夯夯點(diǎn)施工→推平夯坑→插夯夯點(diǎn)放樣→移機(jī)就位→插夯施工→推平夯坑→復(fù)夯夯點(diǎn)放樣→夯機(jī)就位→復(fù)夯夯點(diǎn)施工→夯坑整平→滿夯布線→滿夯夯擊施工→平整場地→場地高程測量→夯機(jī)進(jìn)入下一施工區(qū)域。

2.2 施工工藝方法

2.2.1注水施工

1)地基土增濕物理指標(biāo)。a.增濕范圍。需要處理的地基外擴(kuò)2 m。b.增濕深度。根據(jù)濕陷土層厚度及場地含水量情況一般為9 m～12 m。c.增濕深度范圍內(nèi)，土層天然含水量加權(quán)平均值。d.增濕深度范圍內(nèi)，土的塑限加權(quán)平均值。e.增濕深度范圍內(nèi)，土的干密度加權(quán)平均值。

2)注水孔的布置及地基土增濕注水成孔法。a.注水孔布置應(yīng)根據(jù)夯點(diǎn)間距采用一定間距正方形布置。以保證主夯、間夯、復(fù)夯點(diǎn)位都在注水孔上。b.注水孔成孔采用錘擊成孔。采用導(dǎo)桿式柴油打樁錘 ，將帶有特殊樁尖的鋼制樁管打入土中至設(shè)計(jì)深度，然后緩慢拔出樁管即成注水孔。c.打孔前按照設(shè)計(jì)孔位測量放線，采用2 m正方形布點(diǎn)，孔深9 m～12 m。d.邊成孔邊測定孔深，并選擇一定數(shù)量的孔位，監(jiān)測不同深度的含水量，以調(diào)整整體注水量。

3)注水量計(jì)算。a.注水前，首先對一定深度范圍內(nèi)的地基土進(jìn)行取樣，測定不同深度范圍內(nèi)的天然含水量。b.對現(xiàn)場地基土進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，確定最佳含水量。c.每孔注水量按下式計(jì)算。

4)注水方法。a.注水孔成孔后，向孔中灌碎石或砂至孔口，注水應(yīng)逐孔分遍注水，切不可大水漫灌。注水管前端應(yīng)安裝水表，對每孔每次的注水量應(yīng)記錄。每孔各遍的注水量合計(jì)應(yīng)等于設(shè)計(jì)要求的每孔注水量；b.注水接近設(shè)計(jì)注水量時(shí)，應(yīng)在注水孔周邊0.5 m，0.75 m處用洛陽鏟取土，測定土層含水量。當(dāng)土層含水量在最佳含水量的-3%或+1%之間時(shí)，可以開始強(qiáng)夯施工；c.注水應(yīng)預(yù)先設(shè)計(jì)注水路線順序，有序注水，并有專人負(fù)責(zé)指揮，不得漏注或多注；d.對施工現(xiàn)場劃分若干小區(qū)，估算待處理區(qū)域全部土體，根據(jù)天然含水量和最佳含水量差值，測算該區(qū)內(nèi)需要注水量，注水施工時(shí)，即以此控制總注水量；e.每遍注水完成后應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)的滲水情況及時(shí)進(jìn)行下一遍注水，注水宜分5遍～6遍完成。

2.2.2強(qiáng)夯施工

1)夯點(diǎn)布置。

a.提高低含水率濕陷性黃土地基承載力另一關(guān)鍵要素是采用增大強(qiáng)夯夯距、采用不同能級分?jǐn)?shù)遍夯的施工工藝，這樣能減少每一個(gè)夯點(diǎn)與夯點(diǎn)之間，排與排之間連續(xù)夯擊時(shí)的迭加應(yīng)力，從而有效提高強(qiáng)夯夯擊時(shí)的影響深度。

我們根據(jù)下面公式來計(jì)算強(qiáng)夯影響深度。

其中，α為強(qiáng)夯影響折減系數(shù)，取值為0.35～0.45；M為夯錘重量,kN；D為落距,m。

b.根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，12 000 kN·m高能級強(qiáng)夯，當(dāng)夯坑的平均深度在3 m～3.5 m時(shí)，其加固深度約在10 m～14 m之間。當(dāng)夯坑的平均深度能達(dá)到5 m時(shí)，由夯坑深度提高的有效加固深度將增加1.5 m～2 m左右。

c.采用12 000 kN·m高能級強(qiáng)夯，處理有效深度15 m以上濕陷性黃土地基，夯點(diǎn)間距可采用8 m～12 m或3d～4d(d為夯錘直徑),正三角形或矩形布置，可分三遍或四遍隔行隔點(diǎn)夯擊完。

2)強(qiáng)夯施工。

a.場地整平，采用全站儀進(jìn)行測量放線，然后用50 m的鋼卷尺，將夯點(diǎn)用白灰灑出，并用鐵鍬灑出夯點(diǎn)點(diǎn)輪廓線；b.將水準(zhǔn)儀架設(shè)在夯坑邊30 m～50 m之外，用來測量夯坑深度；c.測量夯擊點(diǎn)原地面標(biāo)高；d.強(qiáng)夯夯機(jī)就位，調(diào)整前后左右履帶水平，前后打眼，保證夯機(jī)平穩(wěn)牢固；e.根據(jù)設(shè)計(jì)能級，將鋼卷尺掛于脫鉤器上進(jìn)行提升，標(biāo)定夯垂落距，并鎖定脫鉤器尾部鋼絲繩；f.將夯錘兩側(cè)的支架支撐牢固后，夯錘提離地面10 cm，進(jìn)行試吊，夯垂左右不晃動(dòng)后，正式提錘至設(shè)計(jì)高度后脫鉤器自動(dòng)打開，夯錘自由落下；g.當(dāng)夯錘落到地面后，用塔尺進(jìn)行錘頂高程測量；h.重復(fù)以上步驟，夯至設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊數(shù)及最后兩擊平均夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)夯沉量，兩個(gè)全部滿足后完成一個(gè)夯點(diǎn)；i.移機(jī)進(jìn)行下一點(diǎn)夯擊，直至完成本遍全部夯點(diǎn)；j.按規(guī)定的時(shí)間間隔(7 d)，按上述步驟完成第二遍點(diǎn)夯的施工；k.推平場地，測放滿夯線，進(jìn)行滿夯施工。

3)布線進(jìn)行滿夯施工。

a.采用全站儀及鋼卷尺將滿夯基準(zhǔn)線放出；b.強(qiáng)夯夯機(jī)就位，鎖定滿夯夯擊落距；c.在滿夯時(shí)，錘錘搭接1/4錘徑，夯至規(guī)定擊數(shù);d.逐排夯完，整平場地。

2.3 注水強(qiáng)夯施工要點(diǎn)

1)現(xiàn)場的控制樁要埋入土下50 cm，采用混凝土澆筑，控制樁上要有明顯的十字線，控制樁要加以保護(hù),并定期進(jìn)行復(fù)核；2)注水應(yīng)逐孔分遍注水，切不可大水漫灌。注水應(yīng)預(yù)先設(shè)計(jì)注水路線順序，有序注水，并有專人負(fù)責(zé)指揮，不得漏注或多注；3)注水完成后應(yīng)間隔5 d～7 d再進(jìn)行強(qiáng)夯施工，以保證水均勻的滲透到土體之中；4)將夯點(diǎn)用白灰灑出，并用鐵鍬灑出夯點(diǎn)點(diǎn)輪廓線，輪廓線要清晰明顯；5)根據(jù)設(shè)計(jì)能級，將鋼卷尺掛于脫鉤器上進(jìn)行提升，標(biāo)定夯垂落距，并鎖定脫鉤器尾部鋼絲繩；6)當(dāng)夯錘氣孔堵塞后，要及時(shí)清除，保證夯錘氣孔暢通；7)隨時(shí)關(guān)注夯錘的位置，如發(fā)現(xiàn)錘偏離,應(yīng)立即調(diào)整,夯擊后如發(fā)現(xiàn)夯錘歪斜較大,需及時(shí)將夯坑填平,方可繼續(xù)夯擊；8)認(rèn)真做好強(qiáng)夯記錄,保證記錄真實(shí)有效；9)當(dāng)發(fā)現(xiàn)對夯沉量過大或地表隆起等現(xiàn)象時(shí)，要加強(qiáng)監(jiān)測,如實(shí)記錄,并及時(shí)報(bào)告業(yè)主和監(jiān)理工程師研究解決辦法；10)及時(shí)辦理有關(guān)質(zhì)量文件,場地定位測量成果,現(xiàn)場施工記錄,設(shè)計(jì)變更單,現(xiàn)場簽證,工序質(zhì)量評審等有關(guān)工程資料,加強(qiáng)原始資料整理,歸檔管理工作。

3 結(jié)語

通過本工程的施工，我們積累了一定的注水增濕強(qiáng)夯施工經(jīng)驗(yàn)，這種方法不失為一種經(jīng)濟(jì)、高效、適應(yīng)性強(qiáng)的地基處理方法，總結(jié)如下：1)該工藝適用于濕陷厚度大，天然含水量較低濕陷性黃土地區(qū)的地基處理施工。2)濕陷性黃土注水預(yù)增濕后采取高能級強(qiáng)夯，能有效改善場地土的各項(xiàng)參數(shù)，對消除場地土濕陷性和提高承載力作用顯著。3)該工藝與其他地基處理方法相比，施工進(jìn)度快，施工成本低。4)采用的設(shè)備，安裝簡單，轉(zhuǎn)場費(fèi)用低，施工時(shí)容易調(diào)集。5)該工藝有利于提高工程質(zhì)量、保證施工安全和加快進(jìn)度。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB 50202—2002，地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] GB 51004—2015，建筑地基基礎(chǔ)工程施工規(guī)范[S].

[4] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] GB 50026—93，工程測量規(guī)范[S].