强夯法处理湿陷性黄土地基

康雪侠　王　磊

摘要：湿陷性黄土地基是西北地区常见的一种工程地基。湿陷性黄土地区路基如果处理方法不当，将会引起地基不均匀沉降，危害结构物安全、稳定。本文就强夯法处理湿陷性黄土地基进行了论述。

关键词：湿陷性黄土；地基处理；强夯法

1概述

黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生的显著下沉的现象，称之为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。《湿陷性黄土地区建筑规范》从工程角度作了明确划分：将湿陷系数δs≥0．015的黄土定义为湿陷性黄土；将实测或计算自重湿陷量＞7 cm的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土；将实测或计算自重湿陷量≤7 cm的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土。

2 黄土湿陷性的判定

湿陷性黄土的判定可用室内浸水侧压缩试验来判定，把保持天然含水量和结构的黄土土样，逐步加压，达到规定的压力，土样压缩稳定后，进行浸水，使含水量接近饱和，土样就迅速下沉，达到稳定后，得到土样的高度h?p，计算土的湿陷系数：

δs=（hp-h'p）/h0

式中： h0--土样的原始高度；

hp--土样在规定压力p下，压缩稳定后的高度；

h'p--土样在压力p作用下浸水，达到湿陷稳定后的高度。

《规范》规定δs≥0.015时为湿陷性黄土，否则为非湿陷性黄土。一般认为δs<0.03为弱湿陷性黄土，0.03<δs≤0.07为中等湿陷性黄土，δs>0.07为强湿陷性黄土。

3 常见的处理方法

根据湿陷性黄土的湿陷等级及湿陷层的厚度选用不同的处理方法：挖除换填和化学加固（一般有效处理深度1-2m,适用于面积不大的较浅土层）；躲过或直接传力与持力层,常用的方法是：桩基础， 以灌注桩为主，但处理费用一般较高；从结构上改变湿陷性黄土，从而消除黄土的湿陷性，对于不厚度的湿陷性土层则采用不同的处理方法。常见的处理方法有：冲击碾压（一般有效处理深度在4m以内）、强夯（一般有效处理深度可达到5-7m）、孔内强夯和孔内超强夯（一般有效处理深度可达到10m至10m以上）；对于深厚大面积的湿陷性黄土层，则有采用预浸水法或大直径空心薄壁灌注桩法,其处理深度可达30m。

本文就结构上改变湿陷性黄土中的强夯法简单谈一下。

4 强夯处理

4.1 强夯的工作原理

强夯法又称动力固结法，是以10t～40t的锤重从3～40m的高处自由落下冲击路基，使路基在巨大的冲击能作用下，产生很大的动应力和冲击波，致使土中空隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围一定深度（10～40m）内产生裂隙，形成良好的排水、排气通道，使土中空隙水、气顺利溢出，土体随之固结，从而在有效影响范围内提高土基强度，消除黄土湿陷性。

4.2强夯处理的要求

强夯前施工参数的选择和确定是通过理论或经验公式计算，再根据单点和小区域试夯结果综合确定，主要包括：每击夯击能量（夯锤重与提升高度之积）、夯点中心距离、每点夯击击数（单点饱和夯击能量）、夯击遍数及间歇时间(两遍夯击之间)、夯坑总深度和最后两击平均夯沉量。

强夯加固深度根据实行土层厚度和湿陷等级确定。强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000KN·m/m2；细颗粒土可取1500～4000KN·m/m2。夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：

最后两击的平均夯沉量不大于50mm 。夯坑周围地面不发生过大的隆起。不因夯坑过深而发生起锤困难。

夯击遍数应根据地基土的性质确定，一般情况下，可采用2～3遍，最后再以低能量夯击一遍。两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于3～4周；对于渗透性好的地基土可连续夯击。夯击点位置可根据处理的宽度和深度及结构物的类型，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取5～9m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 强夯处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2～2/3。并不宜＜3m。根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。根据不同土质条件待试夯结束至数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

4.3施工工艺

4.3.1施工设备

一般情况下夯锤重可取10t～20t。其底面形式宜采用圆形。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25 KPa～40KPa，对于细颗粒土锤底静压力宜取小值。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm。

强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施，防止落锤时机架倾覆。

4.3.2施工准备

推土机清理草皮及杂物，进行场地平整。

当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。确保重型机械在场地行进和夯实效果。

强夯施工前，应查明场地内范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。

当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备产生产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。夯击点定位，用石灰打方格网，确定夯点的准确位置。进行强夯试夯，确定施工参数。

4.3.3施工要点

待场地清理平整后，标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；强夯机就位进行强夯。根据定位放样的结果，按照跳点夯击即梅花型顺序夯击，可分段进行夯实。对每个夯点的每一击沉降量进行观测，以最后二击平均夯沉量作为控制指标，对于土质条件差的区域，增加夯击次数或抛填片石补夯。第一遍夯后进行场地平整压实。根据夯前试验确定的施工参数，确定夯后间歇时间。以确保孔隙，水、气有充分的时间消散。检测地基强夯的效果，一般作地基密实度和承载力试验或委托相关单位作温陷性黄土试验。在规定的时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。并修整好排水设施，不使场地积水。 强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作：施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。根据设计要求和试验结果，进行第二遍及以后遍数的夯击，重复⑶～⑸步骤，最后一遍夯完后。

4.3.4施工质量检验

检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。

强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基，其间隔可取1～2周；低饱和度的粉土和黏性土地基可取2～4周。

质量检验的方法，宜根据土性选用原位测试和室内土工试验。对于一般工程应采取两种或两种以上的方法进行检验；对于重要工程项目应增加检验项目，也可做现场大压板载荷试验。

质量检验的数量，应根据场地复杂程度确定。一般地基的检验点不应少于3处；对于重要部位应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。

湿陷性黄土在西北地区分布较广，其处理方法也在不断的工程实践中得到充颖与提高，但对于不同的工程实际有具有其单独的各异性与代表性，对于湿陷性黄土地基处理，还有许多未知的领域需要我们在工程实践中不断去研究和探索。

参考文献

【1】陈希哲.《土力学地基基础》第三版 清华大学出版社

【2】中交第一公路勘察设计研究院·《国道主干线（GZ35）青岛至银川陕西境吴堡至子洲段施工图设计》·中国。西安

【3】GBJG25-90·湿陷性黄土地区建筑规范

作者简介：康雪侠（ 1969.10-） 女，江苏沛县人，江苏省徐州市沛县市政工程公司工程师。

王磊（ 1981.5- ）男，江苏沛县人，陕西交通职业技术学院公路系助教。