關(guān)于強(qiáng)夯在濕陷性粉土地基處理中的應(yīng)用

馬利桃

摘?要：在中國土壤結(jié)構(gòu)分布中，濕陷性粉土占地面積較為廣泛，土層深厚，土壤顆粒大，存在大量的空隙，土層結(jié)構(gòu)承受能力較差，如果直接在這種土壤上方開展施工作業(yè)，未進(jìn)行安全處理，必然會嚴(yán)重影響整座建筑的安全質(zhì)量。因此，必須結(jié)合濕陷性粉土地基的特征，科學(xué)地設(shè)計(jì)處理方案，精選混凝土原料，正視溫度與濕度對地基施工質(zhì)量的影響，確保濕陷性粉土地基填筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，全面優(yōu)化濕陷性粉土地基加固方法。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯;濕陷性粉土地基;應(yīng)用

建筑物地基的穩(wěn)定性將對建筑整體結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生極其重要的影響，但隨著我國建筑工程項(xiàng)目的不斷增加，一些建筑物受客觀條件限制必須在濕陷性粉土部分區(qū)域進(jìn)行施工建設(shè)。這就要求施工單位必須充分了解濕陷性粉土對建筑物地基的危害性，這樣才能根據(jù)建筑工程特點(diǎn)以及具體的施工要求采取有針對的治理措施，有效控制濕陷性粉土造成地基不均勻沉降以及地變形等問題，減少其對建筑物地基結(jié)構(gòu)的破壞，從而為建筑物整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性提供更加可靠的保證，促進(jìn)我國建筑水平的現(xiàn)代化發(fā)展。

1?危害分析

一般來說，濕陷性粉土在干燥條件的壓縮性比較低，其土體結(jié)構(gòu)也能保證一定的強(qiáng)度，但是其土體結(jié)構(gòu)在遇水后就會在自重因素以及外力荷載的作用下出現(xiàn)強(qiáng)度明顯下降的現(xiàn)象。濕陷性粉土在我國西北等地區(qū)的分布比較廣泛，給這些地區(qū)的建筑工程建設(shè)帶來了較大的困難。濕陷性粉土對建筑物地基的危害性主要表現(xiàn)在當(dāng)其遇水浸濕強(qiáng)度下降后，結(jié)構(gòu)應(yīng)力作用就會明顯大于土體結(jié)構(gòu)的實(shí)際強(qiáng)度，這會對土體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的破壞，進(jìn)而引發(fā)建筑物地基出現(xiàn)變形沉降等問題，極大的威脅了建筑物整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。而在建筑物的實(shí)際施工建設(shè)以及使用過程中，大氣降水、水管泄漏以及不合理的水排放等多種因素都可能造成地下水水位升高，并導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)土體表現(xiàn)出強(qiáng)烈的濕陷性特征，造成建筑物地基出現(xiàn)失穩(wěn)變形等情況。而這種變形不僅發(fā)生的速度非?？?，其變形量也比較明顯，變形量在1～2d之間就能夠達(dá)到20～30cm左右的水平，對各種建筑結(jié)構(gòu)特別是高層建筑結(jié)構(gòu)的梁柱以及墻體等承重構(gòu)件造成嚴(yán)重的破壞，甚至?xí)菇ㄖ锍霈F(xiàn)開裂、傾斜以及倒塌等重大安全事故，造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。所以，設(shè)計(jì)和施工單位必須充分了解濕陷性粉土對建筑物地基結(jié)構(gòu)的影響，并采取有效治理措施，消除建筑基礎(chǔ)土體的濕陷性，為建筑工程的質(zhì)量安全提供可靠的保障。

2?工程概述

擬建場地地貌單元為黃土丘陵。場地內(nèi)地形高差較大，東北角地勢較高，西南角地勢較低，高差為52.7m左右。場地處理深度范圍內(nèi)場地地基土分別為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q42ml）、上更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q3eol），地層主要以素填土、濕陷性粉土。

3?濕陷性粉土的特性及強(qiáng)夯處理深度

該場地內(nèi)的濕陷性粉土呈褐黃色，含云母、煤屑、氧化物等。稍濕、稍密狀態(tài)，具中壓縮性，壓縮系數(shù)a1-2介于0.152～0.488MPa-1之間，平均值為0.314MPa-1。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)N值5.0～14.0擊，平均8擊。該層土的濕陷系數(shù)為0.073～0.149，濕陷性程度中等～強(qiáng)烈，自重濕陷系數(shù)為0.019～0.073，場地為自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅲ級。

該場地為自重濕陷性場地，場地內(nèi)的道路、管線及綠化區(qū)域的地基都需采取部分消除濕陷性的措施。綜合考慮場地內(nèi)現(xiàn)狀、地層情況及經(jīng)濟(jì)性等方面，該場地內(nèi)采用強(qiáng)夯處理。依據(jù)《濕陷性黃土場地勘察及地基處理技術(shù)規(guī)范》（DBJ04/T312—2015）第6.1.5條，該場地綠化區(qū)域應(yīng)有4m以上的非濕陷土層，道路、管線與管溝底部應(yīng)有2m以上的非濕陷土層，且部分管線選擇下埋在道路底部，則考慮地基處理厚度分別如下：綠化區(qū)域和道路及管線部分處理厚度為4～5m。

4?強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)

在工程建設(shè)中強(qiáng)夯法施工時(shí)應(yīng)將土料的含水量控制在最優(yōu)含水量左右，即土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%，以期用較小的成本達(dá)到最佳壓實(shí)效果。本工程先進(jìn)行場地整平后采用增濕法+強(qiáng)夯法低能級強(qiáng)夯法處理。確定施工參數(shù)前場地內(nèi)進(jìn)行了試夯確定設(shè)計(jì)參數(shù)的選用是否合理。

4.1?最優(yōu)含水率

從上述物理力學(xué)性質(zhì)表中可以看出擬夯實(shí)的土層內(nèi)土的含水量低于8%，則該場地內(nèi)的濕陷性粉土需采用增濕法處理，增濕法設(shè)計(jì)的處理參數(shù)：注水孔間距2m，孔徑150mm，正方形布置，注水孔的深度分別為：

3000kN*m的深度為7.0m;孔內(nèi)填料為碎石礫料。粒徑10～20mm。同時(shí)需嚴(yán)格控制孔內(nèi)注水量，注水量控制在0.6t/m²左右。

4.2?夯擊能的選用及設(shè)計(jì)參數(shù)

夯擊能的選擇以消除部分黃土濕陷性為主，該場地的有效加固深度為5m，有效加固深度計(jì)算采用梅納公式計(jì)算并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定單擊夯擊能為3000kN·m。鑒于本工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性，強(qiáng)夯法采用"點(diǎn)夯一遍，滿夯一遍"的方式。點(diǎn)夯的夯擊能為3000kN*m，夯點(diǎn)間距4m，呈正方形布置，要求每點(diǎn)夯擊12擊，且最后2擊夯沉量平均值≤50mm。滿夯能級為1500kN*m，滿夯4擊，且最后兩擊的夯沉量≤50mm，錘印搭接不小于1/4d。

4.3?隔震溝與應(yīng)力釋放孔

擬建場地的西側(cè)、東側(cè)及東北角分布有居民區(qū)及建筑物，場地東側(cè)居民區(qū)南北向長度為580m，東側(cè)及東北角居民區(qū)分布長度為600m，應(yīng)在該區(qū)段范圍內(nèi)開挖隔振溝且布置應(yīng)力釋放孔：

a、隔振溝深度7m，坡率為1：0.5，下口寬度為1m;b、應(yīng)力釋放孔孔徑0.4m，間距為0.8m，孔深9m，排數(shù)為3排。隔振溝內(nèi)與應(yīng)力釋放孔內(nèi)可回填鋸末、木屑等異性介質(zhì)。在強(qiáng)夯法施工階段對周邊有建筑物區(qū)域進(jìn)行地面振動測試。

4.4?強(qiáng)夯檢測內(nèi)容

強(qiáng)夯完18-28d之后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，強(qiáng)夯區(qū)均勻性、濕陷性及加固深度檢驗(yàn)，采用原位測試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，以及室內(nèi)土工試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量，每500m²不少于1個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)，且不少于3點(diǎn);室內(nèi)土工試驗(yàn)每800m²內(nèi)的各夯點(diǎn)之間選一處，自終夯面起至其下有效加固深度內(nèi)，每隔0.5～1.0m取1～2個(gè)土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，測定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)等。

5?強(qiáng)夯法后期的檢驗(yàn)效果

5.1?土工試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測

對于該場地內(nèi)濕陷性黃土來說，含水率接近最優(yōu)含水率的區(qū)域，在強(qiáng)夯影響深度內(nèi)干密度增長較大，土體孔隙比夯后比夯前減少明顯，濕陷系數(shù)與自重濕陷系數(shù)全部消除，在影響深度以下逐漸與天然土接近。在一定影響范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的實(shí)測擊數(shù)均明顯增大。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該場地內(nèi)的強(qiáng)夯影響深度為4～5m滿足要求。

5.2?振動測試

在場地周邊建筑物分布主要是東側(cè)的民房與西側(cè)的別墅群，測試結(jié)果為：別墅群是經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)的居住建筑，其基礎(chǔ)處允許振動速度峰值為5mm/s，監(jiān)測數(shù)據(jù)為3.7-3.9mm/s;民房為未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)自行建設(shè)的房屋基礎(chǔ)處允許振動速度峰值為3.5mm/s，監(jiān)測數(shù)據(jù)為2.7mm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。需注意的是施工過程中需調(diào)整不同強(qiáng)夯機(jī)位分布的位置，東側(cè)區(qū)域不允許不同機(jī)位同時(shí)位于東側(cè)民房分布長度的垂直線上，需調(diào)整施工工藝。

6?結(jié)語

濕陷性粉土地基處理，需選擇適宜的處理方法。本工程實(shí)踐表明，強(qiáng)夯置換法對濕陷性粉土地基處理效果顯著，可消除地基土液化，提高濕陷性粉土地基承載力。

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