有关强夯法用于深厚层湿陷性黄土坝基处理分析

张明

摘 要：强夯技术压缩了地面土层的原有空隙，土颗粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高坝基承载力。本文阐述了湿陷性黄土的机理和影响湿陷性黄土的因素，并根据工程实例，分析了其采用强夯法处理湿陷性黄土坝基处理，并对其进行质量检验。

关键词：黄土坝基 层湿陷性 夯法 基处理

在进行水利水电工程施工时，坝基处理是不可避免的。在我国西北地区，黄土地质构造分布广泛，黄土所特有的直立性、稳定性和疏松有弹性、遇水易崩陷等特点，决定了水利水电工程黄土坝基不同于一般的坝基。另外，那些在外力作用下，或者在自重应力和外力作用下，浸水后使得黄土的结构破坏而导致变形的黄土（即湿陷性黄土），给工程的顺利完成和质量带来了巨大的影响，也是工程施工过程中的难点。强夯法作为一种快速、高效的方法，用于黄土坝基施工中，不仅提高了施工效率，也保证了工程质量。

1.湿陷性黄土性质

从湿陷性黄土的定义：在外力作用下，或者在自重应力和外力作用下，浸水后使得黄土的结构破坏而导致变形的黄土，不难看出湿陷性黄土最主要的特点是土质比较均匀、结构疏松、水浸湿后极易沉陷，在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。因为不同区域环境的不同，所以使得这些区域湿陷性黄土的结构性质各不相同。一般而言，依据所受压力的不同，湿陷性黄土可分为：自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两大类。其中，自重湿陷性黄土指的是在自身压力的作用下，使得其结构发生变化而下沉；非自重湿陷性黄土则指的是在外力和自身压力的作用下，导致黄土变形。对于黄土湿陷起始压力来说，黄土湿陷起始压力是指在湿陷性黄土发生湿陷时的最小压力值，这是判断黄土是自重湿陷还是非自重湿陷的重要依据。当黄土湿陷起始压力小于黄土实际受到的压力时，湿陷性黄土开始湿陷。一般来说，黄土受到一定的压力后，会立即形变，继续施压而逐渐到达稳态。对于常见的湿陷性黄土坝来说，在工程完工很短的时间内，这种形变就会到达稳定状态。然而由于湿陷性黄土自身的特点，湿陷性形变较压力形变更加严重，且湿陷速度极快，通常情况下，黄土在浸水1小时时就会发生湿陷。正是由于湿陷性黄土有着湿陷速度快、所需时间短等特点，工程施工受到严重的影响，而造成巨大的经济损失。

2.加固原理

强夯法是在重锤夯实法基础上发展起来的，为提高软弱坝基的承载力，用重锤从一定高度下落，形成较大的冲击力，反复多次的夯击土层使得黄土坝基迅速固结的方法。该方法通过将坝基内的气体挤压出去，使得黄土结构进一步加固，密度变大。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等坝基。强夯法具有施工工艺、操作简单，适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力，工效高，施工速度快，土粒结合紧密，有较高的结构强度、施工费用低、节省投资等特点。我国湿陷性黄土坝基施工过程中，通过应用强夯加固黄土坝基来减小因黄土坝基的湿陷而造成的经济损失，提高施工质量。强夯加固主要是应用动力加固以及加密原理来实现的。动力加固原理是指通过利用强大的压力来破坏黄土的结构，使得黄土中的水分通过空隙流出，来实现黄土坝基的加固；动力加密原理指的是通过强夯法的实施，在重锤反复敲击的作用下，黄土中的气体能顺利排出，以此来提高黄土坝基的密实度。

3.概况

永登县隶属于甘肃省兰州市，位于甘肃省中部，总面积6090平方公里，是古丝绸之路的门户。地貌上表现为石质山地与黄土丘陵交错分布。地势位于青藏高原东北部与黄土高原西部过渡地带，也是祁连山支脉东延与陇西沉降盆地间交错的过渡地区。永登县因其蓄水能力弱，水资源供应缺乏等原因，给人们的日常生活带来了巨大影响，同时也严重影响了该地区经济的发展。为此建设安全、环保的供水工程则显得极其重要，也为永登县的经济发展奠定深厚的基础。工作人员在政府的组织下，通过对永登县水源和区域的勘测，最终决定在永登县中堡镇邢家湾村建设翻山岭水库，以便向县城及周边地区及时供水。该工程主要由输水工程、水源供应工程以及大坝工程三大部分构成，且分别由甘肃省三家水利水电公司承担。该工程建设时通过将东二干渠渠道水通引入水库中，再通过输水管道将水送入指定的水厂。该水库容量达120万立方米，以引大工程东二干渠渠水为蓄水水源，最大坝高21米，其中，副坝基开挖73200立方米，7个洞穴长达388米，最大供水量9500m3/d，坝基大部分区域都能满足工程标准，仅有少数区域会发生透水现象。这主要是因为这些区域黄土间空隙大，湿陷性严重以及土中含有大量的粘粒，这些都是造成坝基容易坍塌、漏水的重要原因。要想缓解湿陷性黄土造成的影响，工程施工时强夯法的应用则必不可少。

4.法施工方案设计

由于永登县翻山岭水库坝基基面建设比较零碎，因此很难形成规则的坝基建设，另外因为该工程中坝基建设区黄土属于严重型湿陷性黄土，该湿陷性黄土阻碍了工程的实施，因此在坝基建设时，对湿陷性黄土的合理处理则显得极其重要，这不仅关系到施工质量，同时也关系到工程的安全性。水库坝基设计表明，在坝基开始施工前，可事先进行强夯法试验，强夯法重锤夯击力要大于4000kN·m，强夯法施工过程中若有设备能提供更大的夯击力，则可优先采用。湿陷性黄土基础强夯试验可依据隔距敲打的原理进行，其间隔距离为4m，敲击点则按等边三角形原理进行，假如该黄土中水含量比较小，则在试验前可先用水浸湿，接着强夯法重锤夯击两遍，期间间隔三周为佳，第三次夯击时可选用小于4000kN·m的夯击力，最终夯击结果以黄土密度大于1.8 kg/cm3为好。

5.法施工工艺

（1）备工作以及强夯试验工程

首先在施工前，需准备好工程所需的设备，对设计图纸和资料进一步地完善。其次，施工前需要做好排水工程，以便水能及时排出，以加固坝基。最后，将地整平方便施工，同时根据实际情况，将整个坝基工程进行划分，而后进行强夯试验。为确保工程的顺利进行，在强夯试验时，应遵循由低到高的原则进行。水库坝基工程南高北低，因此在夯击点选取，并进行坝基高程勘测时，将其划分为三部分：分别为南侧、中区、北侧坝基，其中北侧坝基处于低地势处，因此可以作为坝基建设的起点，强夯试验工程也应先从此处开始施工，接着是中区，最后则是南侧。

（2）行强夯法施工

强夯法施工过程中工作人员对施工现场准确的勘测是该工程的重要组成部分，这就要求工作人员在工程施工前期准备阶段做到尽职尽责，准确测量。在这之后，则可依照强夯法施工规则，严格按照规则进行，以保证工程质量，同时也要严格管理，确保施工安全。

强夯法施工过程中，要依据施工要求进行施工设计，进行分区强夯施工。强夯试验施工时，可根据坝基工程设计图，用夯击测量仪器确定施工区域，并在周围放置警戒装置，然后在施工区域内，依据等边三角形原理进行夯点的布置，其中各点间间距为4m，最后根据分区进行强夯试验。可通过每一次夯击后黄土坝基出现的下沉来进行夯击数的控制，并以此，来评估进行夯击处理坝基后的效果。在强夯施工过程中，黄土坝基部分区域有孔洞，造成坝基局部区域塌方，针对这些异常情况，各部门工作人员应提出有效的解决方案，认真处理。强夯法施工是比较危险的工程，因此，需配备专业的安全负责人员，来负责施工现场的安全，禁止闲杂人员进入施工现场。针对夜间施工现场的安全防护，可增加照明、减少外界因素的干扰、尽可能在白天完成当天的工作量，以保证施工的安全和质量。

6.法施工后的效果与检验

强夯施工完成一段时间后，要依照施工检验规范，进行静力触探检测，检测强夯后坝基的加固深度、数量和承压力。检测时，每1米取样，进行静力触探试验，当结果不符合施工质量要求时，应采取其它措施或补夯。另外进行湿陷性黄土坝基性质检测时，可依据现场施工的情况，进行含水量、湿陷性黄土湿陷度、压缩性等检测。对湿陷性黄土坝基承压力检测时，如有严格的要求，需进行静荷载检验，以防检测不当而造成的结果出错情况发生。

7.结语

近年来，西北地区各大地区水库修建过程中，都会遇到湿陷性黄土坝基修建困难的问题。因此，在水利工程施工时要借鉴前人的经验，提出新方案，更好地解决湿陷性黄土坝基施工问题。

参考文献：

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