钻孔注水强夯法的增湿主要控制点

连俊伟

（山西机械化建设集团有限公司，山西太原 030001）

0 前言

山西位于黄土高原地区，主要地貌以山地、盆地、丘陵为主，且分布有大量的湿陷性黄土。近几年来随着国家经济的快速发展，每年通过填沟造地形成大量的建筑场地。因强夯法的适用范围广、设备简单、施工方便、节约材料、施工效率高等优点而得到广泛应用，尤其在山西地区有着独特的优势和广阔的市场。

地基处理对于含水率要求在最优含水率±2%以内地基处理效果最佳。此钻孔注水增湿强夯处理低含水率粉土地基处理与成孔间距，成孔深度，注水数量，注水后强夯前消散时间，强夯能级，地基处理深度之间的关系，只有保证所有施工要素，才能达到理想的地基处理效果。

钻孔注水增湿强夯处理低含水率粉土地基处理技术的应用，尤其针对广大内陆低含水率湿陷性黄土地区，同时具有施工简单、安全可靠、易于防护以及投资少等优点，具有极高的应用价值和推广意义。

1 地质情况

本文针对山西大学东山校区场地强夯施工工程施工进行分析，拟建山西大学东山校区，工程场地位于太原市小店区老峰村东侧，光明东街以北，牛黄线以西。本次勘察工作范围包括公共教学楼、建筑学院教学与实验楼、软件学院教学楼、电力学院教学与实验楼、体育馆、风雨操场，如表1所示。

表1 山西大学东山校区场地岩土层分析明细

本次勘察深度范围内，场地地基土主要由第四系全新统人工堆积层（Q42ml）、上更新统风积层（Q3eol）、中更新统风积层（Q2eol）、中更新统冲洪积层（Q2al+pl）、第三系沉积层（N）、二叠系沉积岩（P）组成。岩性以人工填土、湿陷性粉土、湿陷性粉质黏土、粉土、粉质黏土、中粗砂、砂岩、泥岩为主。

本次勘察部分钻孔在第⑨层粉质黏土深度附近揭露滞水。

2 注水方案的确定

2.1 方法的选择

强夯施工法作为处理北方湿陷型黄土的技术手段，其造价经济，被广大设计单位和建设单位选用。强夯处理对含水量的要求为最优含水率±2%以内，北方土壤含水量低于施工要求含水率。

影响注水增湿效果的主要因素：注水孔成孔方式的选择、注水孔成孔深度的确定、每孔注水量、注水孔布置方式和间距、注水的消散时间、注水的速度、成孔孔径的选择

2.2 注水孔成孔方式的选择

注水孔成孔方式分为打入式和钻孔式，由于成孔是便于注水以最快的速度在施工区域内消散，打入式成孔方式以钢管打入土体，对土体进行挤压，造成孔内土体形成裂缝，给注水消散形成渠道；钻孔式成孔，由于取土出来并未对土体进行外力挤压。没有形成裂缝，水分在土体内消散时间长，不利于缩短工期，成本对比打入式成孔低于钻孔式15%，故选择打入式成孔方式。

2.3 注水孔成孔深度的确定

强夯施工能级不同，处理深度不同，所以注水孔的打孔深度要求不同。原设计方案为注水孔回填2/3碎石，进行注水施工。由于注水过程中，湿陷型黄土附着于碎石表层，无法注水到理论值，进行方案变更。注水孔在注水过程中由于土质为湿陷型黄土，存在注水孔塌孔的情况，在孔底形成黄泥，影响水分对底部的消散，增加消散时间对工程进度造成影响。经过每次注水完成后测量孔深，发现孔深减少1m左右，选择注水孔成孔深度为强夯处理深度加深1m（起夯面算起）。

2.4 每孔注水量

单孔注水量是土壤含水率控制的关键。注水量超过最优含水率多，强夯施工造成很多不利影响，容易夯后形成橡皮土，施工夯锤不易拔出等；注水量少于最优含水率较多，强夯施工夯后效果最好的处理情况为土壤为最优含水率±2%以上，容易造成强夯处理深度、湿陷型、压缩模量等关键技术参数达不到设计要求。理论计算每孔的注水量，按照计算值控制每孔的注水量，控制手段为水管加装水表，直接读出注水量，满足注水量的要求。按照注水读取水表，得出经验值，每孔注水遍数为孔深7m，注水5遍（3000kN·m）；孔深9m，注水7遍（4000kN·m）；

2.5 注水孔布置方式和间距

注水孔布置方式和间距是直接影响工程质量、进度和造价的关键因素。注水孔间距布置较大，单孔的注水量增大，增加注水遍数及延长消散时间，影响工程进度；注水孔间距布置较小，相同面积内注水孔成孔数量增加，造成工程造价增加。2m正三角形布置与2m正方形布置，由于进场施工时间充足，可以合理安排流水节拍及消散期，合理选择注水孔的布置方式以2m正方形布置。

2.6 注水的消散时间

注水的消散时间是影响工程质量、进度的重要因素。大面积强夯施工合理划分施工段，消散时间较长，影响合理工期的工程进度；消散时间短，土体含水率不均匀，部分含水率高区域出现橡皮土，部分含水率低区域强夯处理效果不理想，强夯处理深度、湿陷型、压缩模量等关键技术参数达不到设计要求。在合理选择注水孔的布置方式以2m正方形布置的情况下，消散期为14d。消散时间的确定方法为：在正方形布置的中心，消散距离最长的点达到最优含水率±2%。

2.7 注水的速度

注水速度直接影响施工进度和质量，注水一遍完成后必须等孔中水全部被土体吸收后，才能进行下一次注水。严禁孔洞内有水的情况下进行二次注水。由于注水孔布置的间距不同：2m正三角形布置，平均注水一遍持续时间为1.5d，2m正方形布置，平均注水一遍持续时间为2d。从经济方面考虑使用2m正三角型布置。增加时间可以通过合理安排施工的流水节拍，进行调节。

2.8 成孔孔径的选择

施工注水孔孔径直接影响每孔注水量是否能达到理论注水量，原设计方案为孔径为150mm，在试验性施工中，注水量不能达到理论注水量，调整注水孔施工孔径为200mm。经试验达到理论计算注水量。

3 针对本工程增湿的质量控制

成孔中要严格控制孔的深度，必须满足设计要求。

孔中注水应分遍逐孔注水，在注水开始时，可先在注水管口安装水表，了解一次性注满水的单孔注水量，由一次性单孔注水量可确定注水的遍数。

每遍注水后，按0.5d、1d的间隔，采用洛阳铲掏挖的方法进行取样，测定孔内土的含水量，直至水量达到最佳含水量的要求。

注水不可大水漫灌，应注水满足要求时测试土的最佳含水量。严格按要求测量土的含水量，以确保后续强夯施工质量。

成孔施工及记录、注水要有专人负责，严格执行质量验收程序。

4 结语

综上所述，湿陷型黄土增湿的主要控制点的基础为试验性施工，在实际工程中，需要结合工程实际，汇同设计方，监理方及第三方检测方给出具体的施工参数，指导施工。具体需要结合地质情况，土壤渗透系数，进行综合考虑。