强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用

侯燕梅 杨卫红

（太原市建筑设计研究院 山西省太原市 030002）

0 前言

湿陷性黄土在山西东山分布较广且较厚，其特性是在一定压力下受水浸湿后，土结构迅速破坏并产生显著不均匀沉降。在大面积建筑物的建设的区域，这种不均匀沉降会使建筑物及周边道路发生不均匀下沉及开裂等危害。为避免造成工程危害规范规定对湿陷性黄土地基应进行加固处理，其方法较多，其中强夯法以原理直观、设备简单、适用速度快、范围广、效果好、经济等优点成为地基加固方法中行之有效的方法之一。现就强夯法在山西某高校新校区的场地处理中的应用进行相关介绍与分析。

1 工程概况

拟建场地地貌单元为黄土丘陵。场地内地形高差较大，东北角地势较高，西南角地势较低，高差为52.7m左右。场地处理深度范围内场地地基土分别为第四系全新统人工堆积层（Q42ml）、上更新统风积层（Q3eol），地层主要以素填土、湿陷性粉土。

2 湿陷性黄土的特性及强夯处理深度

该场地内的湿陷性粉土呈褐黄色，含云母、煤屑、氧化物等。稍湿、稍密状态，具中压缩性，压缩系数a1-2介于0.152～0.488MPa-1之间，平均值为0.314MPa-1。标贯试验实测击数N值5.0～14.0击，平均8击。该层土的湿陷系数为0.073～0.149，湿陷性程度中等～强烈，自重湿陷系数为0.019～0.073，场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ～Ⅳ级。该层湿陷性土的物理力学性质表详见表1。

表1 场地内拟处理湿陷性粉土的物理力学性质

该场地为自重湿陷性场地，场地内的道路、管线及绿化区域的地基都需采取部分消除湿陷性的措施。综合考虑场地内现状、地层情况及经济性等方面，该场地内采用强夯处理。依据《湿陷性黄土场地勘察及地基处理技术规范》（DBJ04/T 312—2015）第6.1.5条，该场地绿化区域应有4m以上的非湿陷土层，道路、管线与管沟底部应有2m以上的非湿陷土层，且部分管线选择下埋在道路底部，则考虑地基处理厚度分别如下：绿化区域和道路及管线部分处理厚度为4～5m。

3 强夯方案设计

在工程建设中强夯法施工时应将土料的含水量控制在最优含水量左右，即土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%，以期用较小的能量及成本达到最佳压实效果。本工程先进行场地整平后采用增湿法+强夯法低能级强夯法处理。确定施工参数前场地内进行了试夯确定设计参数的选用是否合理。

3.1 最优含水率

从上述物理力学性质表中可以看出拟夯实的土层内土的含水量低于8%，则该场地内的湿陷性粉土需采用增湿法处理，增湿法设计的处理参数：注水孔间距2m，孔径150mm，正方形布置，注水孔的深度分别为：3000kN*m的深度为7.0m；孔内填料为碎石砾料。粒径10～20mm。同时需严格控制孔内注水量，注水量控制在0.6t/m2左右。

3.2 夯击能的选用及设计参数

夯击能的选择以消除部分黄土湿陷性为主，该场地的有效加固深度为5m，有效加固深度计算采用梅纳公式计算并根据工程经验确定单击夯击能为3000kN·m。鉴于本工程地质情况的复杂性，强夯法采用"点夯一遍，满夯一遍"的方式。点夯的夯击能为3000kN*m，夯点间距4m，呈正方形布置，要求每点夯击12击，且最后2击夯沉量平均值≤50mm。满夯能级为1500kN*m，满夯4击，且最后两击的夯沉量≤50mm，锤印搭接不小于1/4d。

3.3 隔震沟与应力释放孔

拟建场地的西侧、东侧及东北角分布有居民区及建筑物，场地东侧居民区南北向长度为580m，东侧及东北角居民区分布长度为600m，应在该区段范围内开挖隔振沟且布置应力释放孔：a、隔振沟深度7m，坡率为 1：0.5，下口宽度为 1m；b、应力释放孔孔径 0.4m，间距为 0.8m，孔深9m，排数为3排。隔振沟内与应力释放孔内可回填锯末、木屑等异性介质。在强夯法施工阶段对周边有建筑物区域进行地面振动测试。

3.4 强夯检测内容

强夯完18-28d之后应进行质量检验，强夯区均匀性、湿陷性及加固深度检验，采用原位测试标准贯入试验，以及室内土工试验。标准贯入试验检验点的数量，每500m2不少于1个检验点，且不少于3点；室内土工试验每800m2内的各夯点之间选一处，自终夯面起至其下有效加固深度内，每隔0.5～1.0m取1～2个土样进行室内试验，测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数等。

4 强夯法后期的检验效果

4.1 土工试验及标准贯入试验检测

本次强夯结果检测主要采用取土试样探井、标准贯入试验以及室内土工实验综合进行评价，表2为强夯前后地基土的物理力学性质指标统计表与标准贯入试验数据。

表2 强夯前后地基土物理力学性质指标统计

对于该场地内湿陷性黄土来说，含水率接近最优含水率的区域，在强夯影响深度内干密度增长较大，土体孔隙比夯后比夯前减少明显，湿陷系数与自重湿陷系数全部消除，在影响深度以下逐渐与天然土接近。在一定影响范围内，标准贯入试验的实测击数均明显增大。从试验数据统计该场地内的强夯影响深度为4～5m满足要求。

4.2 振动测试

在场地周边建筑物分布主要是东侧的民房与西侧的别墅群，测试结果为：别墅群是经过正规设计的居住建筑，其基础处允许振动速度峰值为5mm/s，监测数据为3.7-3.9mm/s；民房为未经正规设计自行建设的房屋基础处允许振动速度峰值为3.5mm/s，监测数据为2.7mm/s，均满足设计要求。需注意的是施工过程中需调整不同强夯机位分布的位置，东侧区域不允许不同机位同时位于东侧民房分布长度的垂直线上，需调整施工工艺。

5 结束语

本例中，采用了低能级强夯法处理湿陷性黄土，效果明显。按照试验的确定的参数，在工程中得到了运用。强夯处理达到了消除湿陷的目的。强夯法处理湿陷性黄土时，采用不同的能级，夯点间距，锤击次数等不同施工工艺时消除湿陷土层厚度差异较大，实际工程中，需先进行试夯选用最佳的施工工艺参数组合，已达到事半功倍的效果。含水率是场地消除湿陷很重要的指标，湿陷性黄土在消除湿陷性时需进行增湿实验，确保湿陷性土的含水率接近最优含水率，以达到最佳强夯效果。