注水增湿+高能级强夯在巨厚湿陷性黄土中的应用

闫 秀 维

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

湿陷性黄土在我国分布较广，位于湿陷性黄土地基上的建筑物大量存在。湿陷性黄土受水浸湿后土体的结构迅速破坏而发生显著附加下沉，严重影响了结构物的安全和使用。通过某工程实例，我们发现，如果提前对场地采取注水增湿措施，使土体含水率达到最佳含水率，再结合高能级强夯来提高强夯处理的有效影响深度，从而有效提高地基承载力。通过实践，我们摸索出一套处理巨厚湿陷性黄土地基的方法，并经过应用，得到了良好的经济效益。

1 注水增湿+高能级强夯施工方法

注水增湿+超高能级强夯法是通过提前对场地进行注水增湿，使要求处理范围内地基土的含水率达到最佳含水率后，采用超高能级强夯设备，大间距布点，分多遍进行强夯，来提高地基承载力的一种方法。该方法通过注水增湿有效改善土壤含水量，改变了土体结构，将强夯带来的冲击波向下传递，增加了夯坑影响深度，使总的有效加固深度得到大幅度的提高，从而有效提高了地基承载能力。

2 工程实例

我公司承接某项目地基处理工程，地基处理面积33万m2，场地地基土由湿陷性粉土、粉土、粉砂、粉质粘土组成，设计要求地基处理后的地基承载力不小于180 MPa,有效处理深度20 m，根据设计要求，通过对现场湿陷性黄土取样，土工试验，发现土壤含水率低，遇水后出现明显下沉，通过试验结果经与设计研究决定采用注水增湿，使土壤含水率达到最佳含水率后，再采用超高能级强夯对巨厚湿陷性黄土处理的施工方案，简述如下。

2.1 注水+强夯施工工艺流程

施工准备→夯区测量定位→注水孔点放样→移机就位→注水施工→主夯夯点放样→移机就位→主夯夯点施工→推平夯坑→间夯夯点放样→移机就位→间夯夯点施工→推平夯坑→插夯夯点放样→移机就位→插夯施工→推平夯坑→复夯夯点放样→夯机就位→复夯夯点施工→夯坑整平→满夯布线→满夯夯击施工→平整场地→场地高程测量→夯机进入下一施工区域。

2.2 施工工艺方法

2.2.1注水施工

1)地基土增湿物理指标。a.增湿范围。需要处理的地基外扩2 m。b.增湿深度。根据湿陷土层厚度及场地含水量情况一般为9 m～12 m。c.增湿深度范围内，土层天然含水量加权平均值。d.增湿深度范围内，土的塑限加权平均值。e.增湿深度范围内，土的干密度加权平均值。

2)注水孔的布置及地基土增湿注水成孔法。a.注水孔布置应根据夯点间距采用一定间距正方形布置。以保证主夯、间夯、复夯点位都在注水孔上。b.注水孔成孔采用锤击成孔。采用导杆式柴油打桩锤 ，将带有特殊桩尖的钢制桩管打入土中至设计深度，然后缓慢拔出桩管即成注水孔。c.打孔前按照设计孔位测量放线，采用2 m正方形布点，孔深9 m～12 m。d.边成孔边测定孔深，并选择一定数量的孔位，监测不同深度的含水量，以调整整体注水量。

3)注水量计算。a.注水前，首先对一定深度范围内的地基土进行取样，测定不同深度范围内的天然含水量。b.对现场地基土进行重型击实试验，确定最佳含水量。c.每孔注水量按下式计算。

4)注水方法。a.注水孔成孔后，向孔中灌碎石或砂至孔口，注水应逐孔分遍注水，切不可大水漫灌。注水管前端应安装水表，对每孔每次的注水量应记录。每孔各遍的注水量合计应等于设计要求的每孔注水量；b.注水接近设计注水量时，应在注水孔周边0.5 m，0.75 m处用洛阳铲取土，测定土层含水量。当土层含水量在最佳含水量的-3%或+1%之间时，可以开始强夯施工；c.注水应预先设计注水路线顺序，有序注水，并有专人负责指挥，不得漏注或多注；d.对施工现场划分若干小区，估算待处理区域全部土体，根据天然含水量和最佳含水量差值，测算该区内需要注水量，注水施工时，即以此控制总注水量；e.每遍注水完成后应根据孔内的渗水情况及时进行下一遍注水，注水宜分5遍～6遍完成。

2.2.2强夯施工

1)夯点布置。

a.提高低含水率湿陷性黄土地基承载力另一关键要素是采用增大强夯夯距、采用不同能级分数遍夯的施工工艺，这样能减少每一个夯点与夯点之间，排与排之间连续夯击时的迭加应力，从而有效提高强夯夯击时的影响深度。

我们根据下面公式来计算强夯影响深度。

其中，α为强夯影响折减系数，取值为0.35～0.45；M为夯锤重量,kN；D为落距,m。

b.根据实践经验，12 000 kN·m高能级强夯，当夯坑的平均深度在3 m～3.5 m时，其加固深度约在10 m～14 m之间。当夯坑的平均深度能达到5 m时，由夯坑深度提高的有效加固深度将增加1.5 m～2 m左右。

c.采用12 000 kN·m高能级强夯，处理有效深度15 m以上湿陷性黄土地基，夯点间距可采用8 m～12 m或3d～4d(d为夯锤直径),正三角形或矩形布置，可分三遍或四遍隔行隔点夯击完。

2)强夯施工。

a.场地整平，采用全站仪进行测量放线，然后用50 m的钢卷尺，将夯点用白灰洒出，并用铁锹洒出夯点点轮廓线；b.将水准仪架设在夯坑边30 m～50 m之外，用来测量夯坑深度；c.测量夯击点原地面标高；d.强夯夯机就位，调整前后左右履带水平，前后打眼，保证夯机平稳牢固；e.根据设计能级，将钢卷尺挂于脱钩器上进行提升，标定夯垂落距，并锁定脱钩器尾部钢丝绳；f.将夯锤两侧的支架支撑牢固后，夯锤提离地面10 cm，进行试吊，夯垂左右不晃动后，正式提锤至设计高度后脱钩器自动打开，夯锤自由落下；g.当夯锤落到地面后，用塔尺进行锤顶高程测量；h.重复以上步骤，夯至设计规定的夯击数及最后两击平均夯沉量达到设计夯沉量，两个全部满足后完成一个夯点；i.移机进行下一点夯击，直至完成本遍全部夯点；j.按规定的时间间隔(7 d)，按上述步骤完成第二遍点夯的施工；k.推平场地，测放满夯线，进行满夯施工。

3)布线进行满夯施工。

a.采用全站仪及钢卷尺将满夯基准线放出；b.强夯夯机就位，锁定满夯夯击落距；c.在满夯时，锤锤搭接1/4锤径，夯至规定击数;d.逐排夯完，整平场地。

2.3 注水强夯施工要点

1)现场的控制桩要埋入土下50 cm，采用混凝土浇筑，控制桩上要有明显的十字线，控制桩要加以保护,并定期进行复核；2)注水应逐孔分遍注水，切不可大水漫灌。注水应预先设计注水路线顺序，有序注水，并有专人负责指挥，不得漏注或多注；3)注水完成后应间隔5 d～7 d再进行强夯施工，以保证水均匀的渗透到土体之中；4)将夯点用白灰洒出，并用铁锹洒出夯点点轮廓线，轮廓线要清晰明显；5)根据设计能级，将钢卷尺挂于脱钩器上进行提升，标定夯垂落距，并锁定脱钩器尾部钢丝绳；6)当夯锤气孔堵塞后，要及时清除，保证夯锤气孔畅通；7)随时关注夯锤的位置，如发现锤偏离,应立即调整,夯击后如发现夯锤歪斜较大,需及时将夯坑填平,方可继续夯击；8)认真做好强夯记录,保证记录真实有效；9)当发现对夯沉量过大或地表隆起等现象时，要加强监测,如实记录,并及时报告业主和监理工程师研究解决办法；10)及时办理有关质量文件,场地定位测量成果,现场施工记录,设计变更单,现场签证,工序质量评审等有关工程资料,加强原始资料整理,归档管理工作。

3 结语

通过本工程的施工，我们积累了一定的注水增湿强夯施工经验，这种方法不失为一种经济、高效、适应性强的地基处理方法，总结如下：1)该工艺适用于湿陷厚度大，天然含水量较低湿陷性黄土地区的地基处理施工。2)湿陷性黄土注水预增湿后采取高能级强夯，能有效改善场地土的各项参数，对消除场地土湿陷性和提高承载力作用显著。3)该工艺与其他地基处理方法相比，施工进度快，施工成本低。4)采用的设备，安装简单，转场费用低，施工时容易调集。5)该工艺有利于提高工程质量、保证施工安全和加快进度。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基处理技术规范[S].

[2] GB 50202—2002，地基与基础工程施工质量验收规范[S].

[3] GB 51004—2015，建筑地基基础工程施工规范[S].

[4] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[5] GB 50026—93，工程测量规范[S].