强夯法在处理湿陷性黄土中的应用

摘要：近几年来，很多工程上为了提高地基承载力和降低土层的压缩性，都采用强夯法去处理湿陷性黄土黄土路基。这种方法施工起来比较方便、快速有效、节约投资，而且在施工时，加固深度上和加固效果等方面显示出明显的优势所在。而且根据夯击的类型不同，强夯法在处理地基时可减少投资，相对于桩基来说最少可减少50%的投资。因此，这种方法对湿陷性黄土地路基做处理时具有很高的应用价值。但在处理时，应该从强夯法可以加固黄土的效果上分析出发，运用该法消除黄土的湿陷性，提高黄土的强度。

关键词：强夯法；湿陷性黄土；应用

目前，规模较大的工程中处理这种湿陷性黄土地基的主要方法有强夯法、强夯振冲碎石换填法等等。其中，强夯法在施工时周期较短，见效很快、工艺也很简单并且经济实用，是处理湿陷性黄土路基较好的一种方法，被很多人所采用。

一.湿陷性黄土

湿陷性黄土是一种在干燥情况下，具有较高强度和较低压缩性，遇水后在一定外力作用或在自重作用下强度骤降的一种特殊岩土。它广泛分布于我国甘肃、宁夏、陕西和山西等黄土高原地区。其中以03马兰组黄土最具有代表性。湿陷性黄土对工程的主要危害表现为遇到水后，它会不均匀的沉降，引起路基的大面积下陷，从而引起一些其他危害，进一步加剧黄土地基的湿陷性，最终究将导致恶性循环。

二.强夯法

1.强夯法加固路基的原理。

所谓强夯法就是指利用重锤的重量，在空中自由落体，将重锤势能转化为动能，使土体加固的一种施工方法。它的有效加固深度达到了4~10m。在施工时，重锤在获得较高的能量时从高处落下，在这个过程中，获得了加速度，当与地面接触的一瞬间，重锤在极短的时间内对地基土体施加一巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量，能将势能迅速转化为动能，土体瞬间发生凝结作用，土体颗粒重新排列并且相互靠拢同时，排出孔隙中的气体，使土体挤密压实，强度提高。然后再利用重锤大面积且多次的夯击达到加固黄土的作用。

2.强夯技术的特点：

（1）强夯技术适用于各类土层：这种方法可以用于加固各种砂性土、黏土、黄土及人工填土，特别是加固一些用一般方法难以加固的大块碎石类土。

（2)强夯技术的应用十分广泛:它可用于机场跑道、堤坝、隧道、公路和铁路的路基、桥梁、港口的码头、核电站、重型构筑物、公用与民用建筑等等。

（3）加固效果显著：一般路基在经过强夯法处理以后，可以很明显的提高地基的承载力、增加干密度、减少孔隙比、降低压缩的系数、增加场地的平整性和均匀性、消除湿陷性、膨胀性、防止振动液化。

（4）有效加固深度：一般能量的强夯处理时，深度在4~10m，一般单层的1500kN・M高能量级强夯处理时深度将达到5m。

（5）节省造价：在进行强夯工艺时，一般不需要材料，这样无形之中究节省了大量建筑材料的采购、运输、以及打入的费用，除了最基本的消耗油料以为，再没有其他的消耗。

（6）施工快捷:只要在进行加固时工艺适合，特别是对粗颗粒非饱和土的强夯，进行的周期更短，但是，下雨的时候影响就会比较严重。

3.夯击过程中孔隙比对地基的影响：

强夯加固湿陷性的土地时，是黄土在动力的作用下由大孔、松散的状态变成密实状态的一个过程，其中，孔隙比是描述结构性变化时的一个主要参数，湿陷性黄土中的天然含水量较小，在外力巨大的夯击下，土颗粒和孔粒之间的空间性增大，孔隙比就随之减少。

三．强夯法在处理湿陷性黄土的施工应用

平定高速公路第五合同段K116+987-K117+020段为V字沟，设计该路段为强夯法施工，每4m进行一次强夯，沟深32m，分8次强夯，其工作的主要内容如下：

1.强夯夯锤提升最小高度计算

因该段路基的湿陷性黄土设计为强夯3遍，第一、二遍为1500kN・m点夯，第三遍为1500kN・m满夯，用磅过锤重为17.6吨，因此，根据公式G=mg得：锤重G=17.6×103kg×10N/kg=17.6×104N=176 kN。根据夯击能E=G×H,G―锤重，H―夯锤最小高度，故H=E/G=8.5m。也就是说，要达到设计要求的1500kN・m夯击能，在夯锤为17.6吨的情况下，夯锤的最小提升高度为8.5m。

2、主夯点施工

第一遍单点夯击施工前平整场地，复测场地标高并使其满足设计起夯面标高要求，然后用全站仪向施工区内引测施工图角点控制坐标，按施工图布置第一遍夯点，夯点需用白灰标出，以方便夯锤就位。强夯主机和夯锤就位后，要对夯锤的落距进行测量，并采取措施，使其在夯击过程中不被改变，确保每击均能达到设计单击夯击能，同时测量就位后的锤顶面标高和地面标高，锤顶面至自然地面的高度，为计算每击的夯沉量和夯坑深度提供依据。

将夯锤起吊至预定高度后自动脱钩，夯锤夯击地面，测量夯锤顶面标高，减去夯锤就位时的顶面标高就是该击的夯沉量，如此反复进行，直至最后两击的平均夯沉量达到设计控制标准。夯机移位时应先将夯锤起吊一定高度，使锤底与夯坑底面脱离，但不能离开夯坑，主机后退一定距离，再起吊夯锤，借惯性使锤移动到下一夯点，此时应立即脱钩，随即调整主机位置，使主机的吊杆、门架和夯锤保持最合理的受力结构状态，再起吊夯锤，进行下一夯点施工。第一遍夯点完成后，回填夯坑，平整场地，抄平地面。根据设计，夯点的间距为3m，呈正方形布置。夯点的夯击数10击，夯点的收锤标准以最后两击的平均夯沉量小于5cm控制，如10击后测量沉降量未达到设计规定的最后两击的平均夯沉量小于5cm的要求，要继续强夯，直到达到设计的最后两击的平均夯沉量小于5cm的要求为止。并同时满足夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难的规范要求。

第二遍单点夯击施工前平整场地，复测场地标高并使其满足设计起夯面标高要求，然后用全站仪向施工区内引测施工图角点控制坐标，按施工图布置第二遍夯点，夯点位置为第一遍布点的正方形中心点，其他施工技术、要求与第一遍相同。

三、满夯施工

满夯施工时，不再进行夯点布置和夯沉量观测，仅控制夯击数、夯锤落距和夯印搭接情况。夯击数为3击、锤底面积彼此搭接1/4，夯锤落距为8.5m。

满夯施工完成后，用推土机整平场地，平整碾压标高达到设计要求。

四、总沉降量

在强夯前通过推平、碾压、放样后，确认每一个夯击点的夯前标高，确认该试验段夯前标高。经过第一遍单点夯、第二遍单点夯、第三遍满夯后，除测定夯点沉降量外，还须用平地机整平，横纵坡与夯前相同，压路机静压一遍后，检测各夯击点的沉降量及路基的总沉降量。

五、压实度检测

要求在强夯前，试验检测试验段：土的颗粒分析、液限、缩限、湿陷性黄土类别，最佳含水量，最大干密度，必要时还要测定CBR值，及时测定含水量。在强夯前，在测定段内选必要的压实度观测点，应测定深度1m，0.5m，表面压实度，夯后经碾压后，再测定深度1m，0.5m，表面压实度。

六、确认夯击效果

依据图纸已经给定的湿陷性黄土最大沉降量，与实测路基总沉降量相比较是否相符。确认各层压实度夯前、夯后对比。

七、强夯质量

该段路基经过强夯处治，经检测，深度1m的压实度为92%，深度为0.5m的压实度为94%，表面压实度为96%，压实度满足设计要求。

结束语

当前，全国高速公路建设方兴未艾，投入在逐步加大。由于高速公路建设要求高、工期短、点多面广范围大，在施工中需要不断创新，运用新技术、新工艺成为必然。近年来，强夯路基技术在逐渐推广使用，并且取得了一定的效果。以反复冲击地面的方式，使深层湿陷黄土的结构产生裂隙，结构破坏，孔隙变小，水份从孔道被强行挤压出去，减少压实土的含水量，增加土的密度，达到处理湿陷黄土的目的。

参考文献：

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