陕西地区湿陷性黄土地基强夯法处理技术分析

杨 益 宁翠萍

（杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

陕西地区湿陷性黄土地基强夯法处理技术分析

杨 益 宁翠萍

（杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

我国湿陷性黄土分布广阔，尤其在陕西地区大量分布，黄土湿陷性会造成建筑地基不均匀沉降，诱发建筑物倾斜、倒塌破坏。本文具体分析了强夯法处理黄土湿陷性的作用机理，并结合工程实例分析强夯法在处理黄土地基中的施工控制参数以及工艺方法，取得了良好的技术效果，以供工程实践参考。

陕西地区 湿陷性 黄土地基 强夯法

陕西中部和北部地区黄土分布广阔，属于黄土高原地区。黄土的最大特点是：在土的自重压力或土的附加压力与自重压力共同作用下，受水浸湿时将产生大量而急剧的附加下沉，这种现象称为湿陷。黄土湿陷性会引起建筑地基不均匀沉降，诱发建筑物倾斜裂缝甚至倒塌破坏，对施工产生很大影响故需想办法消除。强夯法是一种处理湿陷性黄土地基的常用方法，能够取得很好的技术效果和经济效益。

1. 强夯法施工原理

强夯法又称动力固结法，是利用重力机械将重8～30t的夯锤起吊一定高度后，突然释放，重锤从高处自由下落对地基产生强大的冲击能，在地基土中产生巨大的应力波来破坏土体原有的大孔隙结构，使土体局部发生液化，并产生许多裂隙，增强排水通道，使孔隙水逸出，待孔隙水压力消散后，土体重新固结，承载力提高。同时，强夯还提高了土层的均匀程度，减少路基的差异沉降。

2. 强夯法施工控制参数

在大面积开工前，先试夯，在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪。在夯击作用下进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究，从而确定强夯的有效加固深度，夯点布置及间距、夯击次数及遍数等施工参数，以便控制施工。夯位排列图见下表1所示：

表1 强夯法夯位排列图

（1）有效加固深度H

式中： K—有效加固深度修正系数，一般取0.5；

M—锤重，KN；

h—落距，m。

（2）夯击点布置

夯点布置一般采用等边三角形或正方形网格布设，夯点中心距离由夯锤尺寸、夯锤边缘外土最大液化宽度确定。先夯击标有1的夯点，再夯击标有2的夯点，经不同时间测试，通过综合分析，在两夯点间挖坑取样，进行密度检测，看是否达到设计要求；若不符合要求进行第二遍夯击，一般黄土夯击2～3遍即可。

（3）夯点间距

夯点间距一般采用下列公式进行计算

d=1.69β(γ+0.385Z)

式中 Z—设计液化深度，m；

γ—夯锤底面半径，m；

β—经验系数，一般取0.65～0.80；

d—设计夯点中心距离，m。

（4）夯点的夯击次数

夯点的夯击次数按现场试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定，同时满足下列几点要求。

1）最后两击的平均夯沉量不大于50mm，或单击夯击能较大时，不大于100mm。

2）夯坑周围地面不发生过大隆起。

3）不因夯坑过深而起锤困难。

4）夯击遍数。夯击遍数通常由单位面积平均夯能确定，按照夯点布置图中标1的夯点进行第一遍夯击，夯完过15d后进行2号点的第二遍夯击，一般夯击2～3遍，最后再低能量满夯1遍，将松动的表土夯实。

5）夯击间歇时间。各遍间的夯击间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需时间，试夯过程中根据取样测试绘制孔隙水压力增量和时间关系曲线（略）

6）试夯。开工前为验证夯击方案的可操作性和实际效果，选取一段路基作为试验段。

7）试验检测仪器。WG-1B型三联固结仪、PB60Z-N型电子天平、101A-2型鼓风干燥箱。试验过程中，土固结试验采用WG-1B型三联固结仪器32台，严格按试验规范进行黄土湿陷性试验，稳定标准采用同一级荷载下2h读数间误差不超过0.01，依相邻的两个环刀的土样作黄土湿陷性试验。液限采用100g锥，塑限采用手搓法，试验检验数据符合有关规程要求。

3. 施工工艺

根据设计要消除3.5m内黄土的湿陷性，考虑地基土的性质等影响有效加固深度的因素，并综合考虑起重机的起重能力和起吊高度，初步确定相应的施工参数，选用夯锤为15t，提升高度10.8m，夯锤底为圆形，直径2.35m。夯击遍数3遍，每点6击，排夯采用60t 重锤，直径2.6m，夯点搭接二分之一。

（1）试夯检测。为检验强夯过的场地是否满足设计要求并取得试验数据，要对土层密度和深层变形的加固效果进行检测。

（2）密度检测（环刀法）。在夯点中心和两夯点中间取样，进行密度检测。

（3）采用三轴固结仪、烘箱、环刀、电光式液塑限仪等土工试验仪器进行检验。

（4）强夯施工。强夯施工前先查明场地范围内的地下构造物及地下管线的位置及地表高程等，并采取一定措施，避免强夯施工而造成破坏；当附近有建筑物或设备时，采取周边挖坑等防振或隔振措施。

4. 施工方法

（1）施工设备

起重设备，采用（150～250Kn）W501履带式吊车，配上自动脱钩装置释重，其稳定性好，行走方便；夯锤一般选用铸铁或铸钢台形锤，底面直径2.2～2.6m，锤重15～25t，锤底压力取40～50kpa,夯锤底部设置左右对称并上下贯通的4个Ф 150～200mm气孔，以减少起吊时的吸附力和落锤时气垫的阻力，减少能量损失；其他设备有推土机、装载机、电焊机、加油机和相应测试项目的实验仪器等。

（2）施工方法

①清理平整场地，测设路线中边线及平整后地面高程，测定原状土样的天然密度。

②放线布点，采用正三角形布设，并用白灰作出明显的标记。

③起重机就位，使夯锤对准夯点位置，并测设夯前锤顶高程。

④将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。

⑤按设计规定及试夯测试结果控制夯击次数和标准。

⑥推土机推平夯坑，测量场地高程。

⑦在试夯得出的间歇时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能满夯，将表层松土夯实，并测量夯后场地高程。

（3）施工注意事项

①夯距不易过小，否则相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬层影响夯击能向深处传递，对于粘性土，如果夯距太近会使产生的裂隙又重新闭合，孔隙水难以逸出，达不到加固效果。

②落夯一定要平稳，夯位准确，若错位或坑底倾斜，要将坑底整平，再重新夯实。

③最后满拍夯时，夯痕应搭接1/2～1/3,以保证施工质量.

④强夯时一定要采用防振、隔振措施。

⑤为防止起重臂在较大仰角下突然释重而可能发生后倾，可在履带起重机的臂杆部设置辅助门架或其他安全措施，防止落锤机架倾覆。

5 结语

综上所述，强夯法处理湿陷性黄土地基综合性能好，加固效果显著，强夯变形沉降小，加固影响深度大，而且强夯后的地基不均匀沉降小；施工工艺简单；使用的设备为工地常备简单设备，易于掌握操作规程，施工费用低。能偶取得很好的技术效果和经济效益，值得在工程实践中推广使用。

[1]贺伟. 高能级强夯在湿陷性黄土地区的应用研究[D]. 西安建筑科技大学2009

[2]王思臣. 强夯法处理湿陷性黄土地基的应用研究[D]. 西安建筑科技大学2004

[3]黄道顺. 强夯法加固湿陷性黄土地基的应用研究[D]. 西安工业大学 2011

[4]刘祖典编著.黄土力学与工程[M]. 陕西科学技术出版社, 1997

[5]《地基处理手册》(第二版)编写委员会[编],龚晓南主编.地基处理手册[M]. 中国建筑工业出版社, 2000

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1007-6344（2015）11-0079-01