强夯法处理粉土湿陷性的应用

周慕忠

前言

湿陷性粉土处理目的主要是消除其湿陷性，满足地基变形、强度以及边坡稳定的要求。鉴于湿陷性粉土的特性和工程危害，必须对其进行处理。目前湿陷性粉土的常用处理方法主要有换填法和强夯法。换填法就是将土基下的湿陷性粉土全部挖除，然后采用工程性能良好的土分层回填碾压密实。换填法的优点是可以彻底清除湿陷性粉土，用工程性能好的土源替代，可以保证填料的均匀性、稳定性和密实性，施工工艺简单。但对面积较大的湿陷性粉土进行换填，不仅工程量大，而且工期长。强夯法是用夯锤提高至一定高度使其自由下落，给地基施加冲击和振动能量，从而提高地基土的承载力，降低压缩性，改善工程性能。采用强夯法处理，不仅施工简单，工期短，处理效果好，还可减少外借土方量。因此在粉土分布面积较广且厚度不超过10～15m的情况下应优先采用强夯法处理。

1 工程概况

乌鲁木齐地窝堡国际机场北区改扩建工程位于天山山脉北麓荒漠冲积带的边缘，东、南、西三面为天山山脉延伸坡地，北面及西北面为开阔地带，该工程地质条件复杂，原场地遍布1.2～3.8m厚粉土，粉土具有湿陷性，且厚薄不一，在大面积高填土作用下，可能产生较大沉降，尤其是差异沉降对场地后期建设和使用带来不利影响。

航站区最大填方厚度28.3m，平均填方厚度约为10.2m，大面积高填方填筑体填筑及处理方案设计和施工质量，直接决定了该区域高填方场地的整体稳定、沉降总量以及变形发展趋势。

表1 粉土层主要物理指标和工程特性指标

2 强夯处理目的

针对原场地浅层土区域内存在的湿陷性粉土，采用2000kN·m能级强夯处理试验，在强夯前、后，分别进行室内土工试验、平板载荷试验、标准贯入试验和夯沉量监测，获得土体压实度、湿陷系数、承载力和变形模量等指标。

3 施工过程

3.1 施工参数

表2 粉土处理指标

选取20×20区域为施工场地，采用2000kN·m按照设计参数进行强夯施工。

第一遍点夯能级为2000kN·m，点夯间距3.5m，正方形布置，收锤标准按最后两击平均沉降量≤5cm控制，强夯结束后将夯坑推平；第二遍点夯等级为2000kN·m，在第一遍之间插点，收锤标准按最后两击平均沉降量≤5cm控制，强夯结束后将夯坑推平；最后一遍满夯能级为1000kN·m，要求夯印1/3搭接，每点夯3击。满夯结束后，将夯坑推平，平整场地。

图1 夯点布置平面图

3.2 总体施工步骤

（1）场地清表，清除试验区范围内的耕土，清表后，试验区范围内的有机质含量不超过5%。

（2）平整场地，场地平整度应满足施工设备安全行走要求。

（3）按照试验检测要求，进行原地基强夯处理前检测，包括室内土工试验标准贯入试验等。

（4）强夯主机就位，夯锤置于夯点位置，将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩，夯锤夯击地面，测量并记录夯前锤顶高程、锤重、落距等相关参数。

（5）重复步骤（4），按照收锤标准控制夯击击数。重复上述步骤，完成第一遍全部夯点夯击。

（6）完成第二遍点夯，完成后将夯坑推平。

（7）点夯施工后进行低能级满夯施工，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。

（8）按照试验检测要求，进行原地基强夯处理后检测，包括室内土工试验平板载荷试验、标准贯入试验等。

4 地基检测效果

在强夯处理前、处理后，主要测试数据分析如表3。

表3 强夯前后土工试验成果对比

强夯处理后，粉土的孔隙比变小，密度提高。密度由处理前的1.55g/cm3约提高至1.75g/cm3，压实系数约为0.92；强夯消除了大部分湿陷性，湿陷性系数约从0.09降低至0.03。

图3 测试点2浸水载荷试验

表4 载荷试验结果

载荷板试验得到的浸水后附加沉降约为30mm。

承载力特征值250kPa，大于220kPa标准值。

5 结论

强夯处理后对于减小湿陷性有很明显的作用，可以达到地基承载力的要求，采用强夯法处理粉土湿陷性的工艺是可行的。但强夯并未完全消除粉土的湿陷性，且土体的变形模量还较强夯前有所降低，因此，在结构变形和稳定性要求较高区域，建议采用其他方式消除粉土湿陷性，若粉土较浅可对粉土进行清除。