强夯法处理湿陷性黄土地基施工工艺

【摘要】：强夯法在国际上又称为动力固结法，是在重锤夯实法基础上发展起来的，具有工期短、费用低、效果显著等优点。该方法施工方便、快速有效、节约投资,根据夯击类型不同,强夯法处理地基与桩基相比可节省投资50%以上。因此,此方法是我国目前最为常用和最为经济的深层地基处理方法之一。

【关键词】：湿陷性黄土；强夯法；地基处理；施工工艺；

中图分类号：TU475+.3文献标识码： A 文章编号：

0.引言

在湿陷性黄土地区施工，消除有效深度范围内湿陷性应当做为施工的首要工作。强夯法施工既能消除黄土地基湿陷性，又能提高地基的承载能力，与垫层法、挤密桩法等相比较，具有操作容易，所用设备简单，施工速度快、费用低、效果好等优点，所以强夯法是处理湿陷性黄土地基的首选方法。

1．湿陷性黄土成因

黄土在形成时是极松散的，靠颗粒的摩擦和少量水分的作用略骨连接，但水分逐渐蒸发后，体积有所收缩，胶体、盐分、结合水集中在较细颗粒周围，形成一定的胶结连接。经过多次的反复湿润干燥过程，盐分积累增多，部分胶体陈化，因此逐渐加强胶结而形成较松散的结构形式。季节性的短期降雨把松散的粉粒黏结起来，而长期的干早气候又使土中水分不断蒸发，于是少量的水分连同溶于其中的盐分便集中在粗粉粒的接触点处，可溶盐类逐渐浓缩沉淀而形成为胶结物。随着含水量的减少，土粒彼此靠近，颗粒问的分子引力以及结合水和毛细水的连接力也逐渐增大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体自重压密，形成了以粗粉粒为主体骨架的多隙结构。当黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间，于是结合水连接消失，盐类溶于水中，骨架强度随着降低，土体在土覆层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，土粒向大孔滑移，粒间孔隙减小，从而导致大量的附加沉陷。这就是黄十湿陷现象的内在过程。

2．强夯法处理湿陷性黄土地基的适用范围

2．1 强夯法原理及特点

强夯法是用重锤从一定的高度自由落下，以一定的击数反复夯击一个点，对地施加较大的冲击能，在产生冲击波和动应力，将夯击面以下一定深度的层挤压密实，从而提高图的承载力、降低土的压缩性、消除湿陷性黄土的湿陷性等，同时还可以改善土层的均匀，减少不均匀沉降。

强夯法的主要优点：（1）处理范围广，用于加各类砂性土、粉土、粘性土、湿陷性黄土和填土，建筑垃圾和工业废料组成的杂填土具有独特的优势。（2）加固效果显著，强夯处理后，可明显地提高地基土的承载力，减少孔隙比，降低压缩系数，消除湿陷和液化，改善土的均匀性，节省材料和工程造价。（3）施工工艺简单，施工速度快，工期短。

强夯法的要缺点：（1）施工过程震动比较大，不适合用于离建筑物和构筑物比较近的区域，容易产生扰动和扰民；（2）对于土方含水量比较敏感，含水量，高锤击后容易造成橡皮土；（3）施工场地不宜太小，否则施工机具无法施工；（4）施工中要掌握好机具的稳定性，重锤不要直接接触砖块和砼块等硬物，否则易于出现伤亡事故。

2．2 处理黄土地基的深度范围

强夯法处理湿陷性黄土地基，适用于地下水位以上，饱和度不超过6O％的湿陷性黄土，处理深度为3～12m。工程中一般考虑到高能量强夯(强夯能级3000kN.m以上)施工相对缓慢、效率较低、费用较高，同等强夯能级下处理不同土类深度差异较大，而处理湿陷性黄土层厚度大于6m时可采用挤密法处理，使用的相对较少。工程中大量推广使用的是1000～3000kN.m强夯能级，处理厚度3.5～6.5m，处理效果相对稳定，处理速度快捷、费用经济。

3． 强夯设计及施工

3．1 施工机具的选择

夯锤：一般采用钢筋砼夯锤，夯锤底面一般为圆形，底面积不小于4m²，锤重一般为80kN、120kN、160kN、250kN、300kN等。锤中常设置多个上下贯通的直径为200mm的排气孔。

起重机：一般多使用履带式起重机，起重能力取大于1．5倍锤重。当起重能力不足时，采用在臂杆上加支杆以增大起重能力，起重能力一般为150kN、300kN、500kN。根据夯锤重量级及夯击能大小确定起重机械。

脱钩装置：要求有足够强度，且施工灵活。施工中经常使用自动脱钩装置，这种方法可以保证每次的夯击落距相同、单击夯击能相同。

3．2 强夯法施工工艺

3．2．1 施工工艺流程

图3.1 强夯法施工工艺流程

3．2．2 夯击参数的确定

（1）夯点的夯击次数确定

应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：

①最后两击的夯沉量不宜大于下列数值：

当单击夯击能小于4000 kN.m时为50mm；当单击夯击能为4000~6000 kN.m时为100mm；当单击夯击能大于6000 kN.m时为200mm；

②夯坑周围地面不应发生过大的隆起；

③不因夯坑过深而发生提锤困难。

（2）夯击遍数确定

首先采用2～3遍点夯，再以低能量满夯1～2遍，满夯可改用轻锤或低落距夯击，锤印搭接。

（3）每遍夯击之间间歇时间的确定

间歇时间的确定取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，黄土属于渗透性较差的细颗粒土，每遍夯击之间(点夯与点夯、点夯与满夯)间歇3～5天。强夯结束后根据规范规定及以往施工经验应静止14天后再进行各项检测，检查其工作有效性，如不合格还须复击。

3．2．3 基底处理

恢复中线，按要求放边桩，并对地下管线进行勘查，强夯前要将其移至界外，对上空的高低压线路要移出界外或架空至安全距离以上。

划分作业区段，按8000～10000m2安排一台强夯机为宜，如为路基施工200～300m线路长度划分为一作业区段，或以两桥(涵)间作为一个作业区段。

进行水平测量，清除基层表面植被，挖除树根，推土机整平。因为经过强夯后，地基夯沉量可达0.8～1.0m，所以在挖方段要预留0.8~1.0m的高度。

压路机碾压1～2遍，碾压沿建筑区纵向进行，先低侧，后高侧，压路机一进一退压完全宽为一遍，轮印搭接不小于40cm，碾压结束后再次进行水平测量。

3．2．4 调整地基土天然含水量

根据试验及经验，黄土地基含水量在5％～17％间较适宜强夯施工。如含水量小于5％，则在表层需补洒水，这样强夯过程中不会起皮，如含水量大于17%，强夯中易出现翻浆，产生橡皮土，则需采取降低地下水位的措施，如井点降水、开挖渗沟等方法。

3．2．5 夯点定位

因为夯锤直径大致在2～2.5m之间，所以点夯间距以3m为宜，正方形布点，也可等边三角形布点。规范规定加固区范围应不小于基底宽度3m，所以自加固区一侧算起，奇数列为第一遍点夯点，偶数列为第二遍点夯点(以点夯两遍为例)。用生石灰粉分别在场地上标出，至加固区另一侧基底外缘再扩大3m为止。(见强夯加固地基夯点平面布置图)

图3.2 强夯加固地基夯点平面布置图

3．2．6夯击施工

首先对奇数列夯点采用履带吊后退法逐点夯击，每击点夯夯击能按试验时选定的参数进行，第一遍点夯结束后，推土机推平夯坑，间歇3～5天后对第二遍偶数列夯点进行夯击，方法与第一遍点夯夯击相同，先标出点夯位，第二遍点夯结束后推平夯坑，间歇3～5天后进行满夯，满夯结束后静止2周，方可进行质量检测工作。

3．2．7 质量检查

质量检查贯穿整个施工过程，并强调过程控制，夯锤落距、锤重、每点击数、每点夯击累计夯沉量、每点最后两击平均夯沉量都是施工过程中的控制重点，（1）检查强夯施工记录，基础内每个夯点的累计夯沉量，不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95％。（2）在每500～1O00m面积内任选一处，自夯面下5～8米深度内，每隔50～l00cm取土样测定土的干密度、湿陷系数等指标。（3）采用原位测试和室内土工试验检验地基的承载力。

强夯施工结束后，应对强夯效果进行检查，确定地基质量是否到设计要求。根据检验结果，应对不合格处进行补夯，或采取其它补救措施，达到试夯或设计规定的指标为止。强夯地基质量经检查合格后，宜尽快在夯面上设置500～60Omm的灰土垫层。

4．结语

在处理湿陷性黄土地基之中应根据实际情况分析影响因素,确定合适设备,制定切实可行的施工方案,从而达到质量要求。本文对强夯法处理湿陷性黄土地基进行研究分析结果表明，用强夯法处理湿陷性黄土路基其本身具有施工工艺、设备简单,易操作和控制,工程造价低等诸多优点,强夯法是处理湿陷性黄土地基的一种有效方法，值得推广使用。但其本身也有它的局限性和不足点,有待于进一步改进和创新，更好的服务于工程建设工作。

【参考文献】：

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