处理湿陷性黄土地基的强夯法

摘 要： 本文对利用强夯技术处理湿陷性黄土地基的施工工艺及有关参数做了简要的探讨，并对施工中应注意的问题作了综合论述。

关键词： 强夯能级； 有效加固深度； 黄土地基

中图分类号： TU472.31 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）02-0053-02

淄博市临淄地区多为湿陷性黄土地带，在这种地基上承建构筑物和建筑物，必须进行地基处理。处理方法有换土法、灰土挤密桩法、预浸水法和强夯法等。用强夯法处理湿陷性黄土地基是近几年大量推广的新技术。它具有造价低、施工方法简便、施工速度快、加固效果好等显著优点，湿陷系数可由夯前的0.041~0.068降为夯后的0.003~0.013。

强夯法是通过振动压实、振动液化、动力固结和触变效应等作用，使一定范围内的地基承载力提高、压缩性降低、渗透稳定性好和抗液化能力增强等改善地基持力层的物理力学性质，来满足工程结构安全的需要。强夯根据单击夯击能可分低能级、中能级和高能级三种。低能级强夯进行满夯，是为了夯实表层松土；中能级强夯进行间夯或者复打，夯点在主夯点之间或在主夯点上复打以求加固中层土；高能级强夯一般采用3~4遍夯施工工艺，其主夯点是为了加固深层土层。

1 强夯法的主要施工参数

1.1有效加固深度

强夯法的有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又反映了处理效果。有效加固深度主要决定于夯击能力，夯击能力越大，加固深度也增加，但夯击能力越大，加固费用越高。因为处理地基时对夯击能力的合理选用是很重要的。梅纳（menard）提出的经验公式H=其中H为加固深度（m）Q系锤重（KN）h指锤的落距（m）。该计算公式得出的结果比实际工程达到的加固深度偏大，故在应用时需在公式前乘以小于1的修正系数K=0.5（软土和粘性土），0.7（砂性土），0.35~0.5（黄土）。以消除湿陷性黄土而进行强夯加固的工程统计K=0.4。有效加固深度是指天然地基经强夯后压缩模量增大，地基承载力提高到应满足的设计要求，按工程实践结果可参照如表1所列。

1.2夯点布置及夯击遍数

夯点布置有正方形和梅花形网格排列两种形式，不同能级的强夯采用不同的夯距。1000KN.m、3000KN.m能级的夯点间距分别为3.5~4m、4.5~5m、5~6m。夯点间距的选择约接近于有效加固深度，它是根据地基土性质、土层厚度、建（构）筑物结构类型和所要求的处理深度及试夯确定。以1000KN. M能级强夯为例，侧向位移随距夯心的距离增加而逐渐减少，当离夯心距离3.5m时，则未发生明显的侧向位移。因此每一遍的最佳夯击次数使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则。

夯击遍数主要应根据地质条件和地下水位高低确定。根据临淄地区场地情况，场地为黄土或填土加黄土，地下水位很深，强夯时不存在孔隙水压力的消散问题（观测资料表明，强夯过程中土的孔隙水压无明显变化）。因此，在土的正常含水量下每点可连续夯击，夯击时夯坑周围场地隆起不大（一般为20~30cm）,总的基数一遍完成，而且只需依次夯击一遍，然后接着进行搭夯。

通过试验发现，井点布置强夯2遍，或梅花形布置三遍，然后再搭夯一遍，与这两种布置都强夯一遍再搭夯一遍，地基加固的效果基本相同。如在场地为地表层是人工填土和下卧层是黄土经1000KN.m能级梅花点布置（夯点中心距为4m），强夯一遍，每点夯击13~15次，然后再搭夯一遍，有效加固深度4.5m，在此深度内湿陷性已消除，人工填土承载力由夯前的80~90Kpa提高到180~200Kpa，黄土承载力由夯前的160Kpa提高到210~230Kpa；而另一场地同样是地表层为人工填土和下卧层是黄土，经1000KN.m能级梅花点布置强夯三遍，正方形布置强夯二遍，每点夯击13~15次，然后在搭夯一遍，其有效加固深度为4.2~4.7m，在此深度内湿陷性已消除，人工填土承载力由夯前的80Kpa提高到150~160Kpa，黄土承载力由夯前的180Kpa提高到250~280Kpa。由此可见在夯击效果基本相同的情况下由强夯两遍或三遍，改为一遍，不仅可以缩短施工周期，而且还可以节省施工费用。

1.3夯击顺序及技术参数

如上所述，施夯时均为一遍完成，先是按次序逐点一次打够指定能级下的最佳击数，强夯完成后用推土机整平场地，再做低能级搭夯（满拍），一般每点夯三击搭1/4夯印。其间可连续进行，无需间隔时间，因为地基不存在排水固结问题，不必考虑夯击时间间隔对加固效固的影响。

2 强夯法应注意的问题

2.1合理选用强夯能级：强夯能级的选择取决于消除黄土地基湿陷性的厚度。根据《建筑施工手册》上册（中国建筑工业出版社）的试验结果，对于非自重湿陷性黄土地基其处理厚度应为基础地面下1.0~1.5倍的柱基基底宽度和1.5~2.0倍条基基底宽度，即可基本消除地基的湿陷性。因为在附加压力作用下，由于侧向挤出的影响土层的最大湿陷变形，就发生在相当于1.5倍基础宽度的深度范围内。从不同面积，不同压力的浸水载荷试验中，各土层湿陷变形，沿深度的分布情况表明，在相当于1.5倍基础宽度的深度范围内，湿陷量约占总湿陷量的70~80%（黄熙龄、秦宝玖、《地基基础的设计与计算》）

2.2正确控制夯击质量：为了确保强夯地基的施工质量，必须采取双项指标控制：一是控制每点最低夯击数；二是控制每点最后2击或3击的平均夯沉量。这是因为只设单项指标控制往往控制不住夯击质量。如果只控制每点最低夯击数，则由于地基土质的不均匀，在同一夯击数下，经强夯后的土质将仍会是不均匀的。为了使土质达到基本均匀，对于夯沉量的夯击点，即使以满足最大夯击数，还需继续进行夯击，直到各夯击点的最后2击或3击平均夯沉量达到某个规定数值（如≤5mm），基本趋于一致为止。反之，如果只以最后2击或3击平均夯沉量来控制，有时还因强夯中出现的假象而达到夯实地基土的目的。如某夯点至8击时，出现了反弹，相对夯沉量是负值，继续夯击时，相对夯沉量骤增，10击时为10.9cm，12击时下降到1.3cm，15击时达8.3cm,土体出现挤出，由此可见，这两项控制指标是相辅相成的，缺一不可。

2.3充分重视强夯后地基土受水浸湿时的膨胀性：强夯后的黄土地基在受水浸湿后，不但不会湿陷，反而略有膨胀。如在强夯后的硬壳土中取三个土样，在室内用瓦式膨胀仪可测得其膨胀率为8.5%~10%，膨胀力为0.025~0.05Kpa。为什么强夯后的黄土地基受水浸湿后会产生膨胀呢？这是因为强夯时冲击能对土体的压缩，使原来的黄土颗粒重新排列固结，而成为超压缩的土体，所以可消除其湿陷性。对于超压缩土体，其土体颗粒的结合十分紧密，一旦再次浸水，在自由水浸入并转换为吸浮水的过程中，就会造成土体的微量膨胀。从而可能导致建（构）筑物的不均匀上升，而影响其安全可靠度和正常使用，因此在设计、施工和使用过程中必须充分注意。

3.强夯施工的质量检验

强夯加固地基后的竣工验收，应采取原位测试和室内土工试验来检验其承载力是否满足设计的预期目标。强夯地基的质量检验包括施工过程中的质量检验或采取其他有效措施。

3.1检验的时间：经强夯处理的地基强度是随着时间的增长而逐步恢复和提高的，所以在强夯施工结束后应间隔一段时间方能对地基质量进行检验，其间隔时间应根据土质的不同而各异，时间越长，强度越高。对于湿陷性黄土的检验时间，可取20~28天为宜。

3.2检验的方法：常用的原位测试法有：现场十字板、动力触探、标准贯入、旁压试验、波速试验等。检验时可选择两种或两种以上的测试方法综合确定。

3.3检验的数量：每单位工程不应少于3点进行检验：1000m2以上工程，每100m2至少应有一点；3000m2以上工程，每300m2至少应有一点；每一独立柱基下至少应有一点；基槽每20延长米应有1点。

3.4检验标准：强夯地基质量检验和验收标准应符合以下要求，除地基强度、地基承载力、夯击遍数及顺序、夯击范围（含超出基础范围的距离）前后两遍的间歇时间等需满足设计要求外，夯锤质量±100kg、夯锤落距±300mm、夯点间距±500mm

4 结束语

实践证明，强夯法加固湿陷性黄土地基，消除其湿陷性具有良好 的技术经济效果，但当强夯施工所产生的振动对临近建（构）筑物或设备产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。目前随着强夯技术的发展，其适用范围与施工领域不断扩大，强夯才施工的高能级，工艺多样性和复合技术得以迅速提高，其推广应用将给我们带来更大的挑战和机遇。

参考文献：

[1] 建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002，

[2] 地基处理技术及工程应用.J220-2002 ,

[3] 牛志荣主编.建筑施工手册（上册）[M].北京：中国建筑工业出版社.

[4] 童明华，陶化林.强夯法加固湿陷性黄土地地基.