强夯法在湿陷性黄土地基中的应用

张 启，胡海江，王天宝

（1 北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京，100101；2 城市轨道交通深基坑岩土工程北京市重点实验室，北京，100101）

近几年，全国基础建设工作迅猛发展，而建设过程中遇到的地质问题极其复杂。湿陷性黄土被水浸湿，地基土强度会被严重减弱，出现明显沉陷现象，影响施工质量和安全。强夯法是对湿陷性黄土地基较为有效的处理方法，近年来得到了很好的推广应用，并且都取得了良好的技术经济效果，为国家节省了巨额基础工程费用。

1 工程实例

笔者参与的项目位于河北省张家口市怀来县瑞云观乡，拟建建筑物主要为住宅93栋、酒庄兼售楼中心1栋、物业管理中心1栋，总建筑面积约82850m2，结构形式为短肢剪力墙结构，基础形式为条形基础。其中双拼别墅约71栋（142户），有地上2层加半地下室；联排别墅约22栋（80户），有地上2层加半地下室；酒庄建筑面积约7000m2，有地上3层、地下1层；物管中心建筑面积约2250m2，有地上2层。

1.1 工程地质条件

现场场地从南到北有条冲沟，长度约为900m，深度约为14m。地貌形态以河川平原为主，北部以平地为主，南部以缓坡为主。根据现场勘察及室内土工试验成果，此次勘探深度范围内（最深22m）的地层按其成因年代为第四纪沉积层，按地层物理力学性质指标可以划分为四个大层及八个亚层，具体地层如下。

素填土①层：黄褐色，松散～稍密，干，以粉土为主，土质较均匀，整体层厚0.6～12m，对该层采取分层强夯法进行了加固处理。黄土状粉土②层：黄褐色，中密，干，局部稍湿，干强度低，韧性低，无光泽，夹有部分薄层状角砾或碎石，黏粒高，局部夹粉质黏土薄层，该层层厚1.4～8.6m，表现为轻微湿陷性。碎石②1层：主要以粗砂及粉土填充，局部见块石杂色，磨圆度较差，控制粒径20～50mm，该层层厚0.8～4.5m，该层在②层土中呈透镜体状零星分布。细砂②2层：黄褐色，级配较好，含少量砾石，层厚2.4～4m，该层在②层土中呈透镜体状零星分布。粉土③层：黏粒高，局部夹粉质黏土薄层，层厚0.9～13.3m，该层土在场地分布较广，局部受原冲沟切割缺失。碎石④层：杂色，磨圆度较差，控制粒径20～50mm，以粗砂及粉土填充，局部见块石。揭露最大层厚10m。

根据勘察报告，勘探孔深范围内未测到地下水。该场区地下水埋深大于100m。湿陷性等级Ⅰ级（轻微）～Ⅱ级（中等），评价该场地为非自重湿陷性场地。

1.2 强夯地基处理设计

根据地基处理设计图，将施工区域分为三个类型，Ⅰ型为次沟回填区域及部分湿陷性区域，Ⅱ型为湿陷性区域，Ⅲ型据初步勘察报告为非湿陷性区域。针对不同区域采用不同的地基处理方式，具体如下。

（1）Ⅰ型次沟回填区。该区域回填土厚度较大，采用分层强夯处理，分层虚填厚度为6m。首先，对回填区底部原状土进行分区整平，清除有植被的表层土，边坡部分按1∶1放台阶，场地平整后进行土方分层回填，不得采用夹有砖、瓦和石块等的渗水材料，回填土不得含有冻土或膨胀土。当回填土厚度达到设计要求时即可进行施工，采取两遍点夯一遍普夯的方式。第一遍夯点间距为5m，采用正方形布置形式，第二遍夯点位于第一遍夯点之间，强夯设计每遍点夯夯击能为3000kN·m，夯击数不小于9击，且最后两击的平均夯沉量不大于5cm。待到点夯夯击完成，采用满夯方式进行夯击，夯击能量为1000kN·m，满夯每点夯锤彼此搭接1/4，每点夯击数为3击。完成第一层夯击后，继续回填6m，进行第二层强夯。第二层强夯完成后，回填至设计要求高度再进行第三层强夯。为了确保次冲沟的强夯施工，在次冲沟与主冲沟交界处，先对主冲沟进行超填，待次冲沟强夯处理之后再结合主冲沟边坡治理方案将主冲沟中多余的土挖除。

（2）Ⅱ型湿陷性区。对于Ⅱ型湿陷性区域，首先清除有植被的表层土，对该区进行场地平整，平整至设计要求的标高并预留600mm，然后进行强夯处理，采用两遍点夯一遍普夯的方式。第一遍夯点采用正方形的布置方式，第二遍夯点布置在第一遍夯点中间，点夯的设计夯击能为3000kN·m，满夯的设计夯击能为1000kN·m。点夯夯点间距6m、夯击数不小于8击且最后2击的平均夯沉量小于5cm。满夯夯印搭接1/4。施工夯点布置如图1所示。

（3）Ⅲ型非湿陷性区域。该区域为非湿陷场地，对于削方区域可不进行地基处理，地基处理主要针对的是该范围内的回填区域。对于回填深度不大于2m的区域，首先对回填区底部原状土进行分区整平，清除有植被的表层土，对填方部分进行土方分层回填碾压，分层厚度0.3m，压实系数不小于0.95。对于回填深度大于2.0m的区域按Ⅰ区处理方案处理，采取的能级根据现场试夯确定。

图1 夯点平面布置示意图（单位：kN·m）

2 试验结果分析

2.1 强夯地基荷载试验

根据设计及相关规范要求，对强夯部位做荷载试验。检测结果是，经过强夯处理，地基承载力特征值不小于150kPa，符合设计要求。鉴于文章篇幅，选取北区A08号试验点P-S曲线如图2所示，南区B35号试验点的P-S曲线如图3所示。

图2 北区A08号试验点荷载试验P-S曲线

2.2 标准贯入试验

试验采用63.5kg自由落锤，落距为76cm。将贯入器打入15cm土层中，然后每打入10cm记录下锤击数，打入30cm的锤击累计数量为标准贯入锤击数N。

标准贯入试验结果表明，经强夯处理后，场地的粉土地基密实度和强度均得到提高。

2.3 取土及室内土工试验

对于湿陷性区域，强夯处理后进行钻孔取土。钻孔深度不小于6m，每隔1m采取土样。通过室内土工试验，并依据《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB 50025—2018）对强夯处理后土的湿陷性是否消除进行评价。

图3 南区B35号试验点荷载试验P-S曲线

室内土工试验结果表明，经强夯处理后的地基，6m深度范围内土的湿陷系数δs均小于0.015，证实其湿陷性已经消除。

3 结束语

强夯法进行地基处理，优点在于施工工艺简单、工期较短、经济效益好、对环境影响相对较小。文章采用强夯法对湿陷性黄土地基进行处理具有一定的有效性，经强夯处理后的地基通过地基荷载试验、标贯试验、室内土工试验，试验结果均满足设计要求，6m深度范围内土的湿陷系数δs均小于0.015。此外，经过粗略计算，强夯法与传统的换土垫层和桩基进行比较，工期大约缩短4个月，造价节约50%。可见，无论从技术效益、经济效益还是社会效益角度分析，强夯法都是较为有效的一种处理湿陷性黄土地基的地基处理方法。