强夯法处理湿陷性黄土路基工程应用(张义胜)

强夯法处理湿陷性黄土路基工程应用

摘 要：强夯法处理湿陷性黄土是一种是最为常用的处理方法，为证实其处理效果，采用强夯处理后，

人分别进行了静载试验、触力触探试验、标准贯入试验以及取样室内土工试验，结果证明，采用强夯法加固本工程中的湿陷性黄土地基是经济、高效的。

关键词：强夯施工质量控制检测方法

前 言

强夯法常用来加固碎石土、砂土、非饱和粘性土、杂填土、湿陷性黄土等类地基基础，广泛应用于工民建、公路、铁路路基、机场跑道、码头等地基处理工程。该处理方法具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点。它通过用巨锤(锤重一般为80～250kN)从高处自由下落(落距一般为8～40m)对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，由于土由固液气三态组成，在冲击力作用下土体产生瞬间变形，土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，土中的孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低压缩性。强夯法是一种适用面广、加固效果显著、经济有效的地基加固方法。 1工程地质条件

根据现场踏勘以及工程勘察报告，处理场地上部为黄土状粉土，具湿湿陷性，厚度在6~8m 之间，下部为含粘土碎石层的黄土状粉喷，具弱湿陷性。根据粉土的含水量及原位测试成果等力学性质的不同，综合分析认为，将粉土分为两个亚层，自上而下分述如下：

①粉土：淡黄色、灰黄色,稍湿，中密状态，上部1m 左右含钙质胶结(结核)及植物根茎，切面粗糙，虫孔隙较发育，手捏易碎。层厚0.4~3.5m。

②粉土：淡黄色，中密状态，切面粗糙，手捏易变形并能成团，手中有湿印，厚度0.8~5.0m。 ③含粘性土黄土状粉土。

根据现场调查了解及勘探揭露，地下水埋深>10m，可不考虑地下水对基础的影响。 根据现场对区域地层进行调查了解可知，工程场地区域范围内粉土具有大孔隙、含水量低等特点，基本具备发育湿陷性土的特征，另外地貌上发育的小冲沟、落水洞等特征，也证实了这一点。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004) 在探井中采取不扰动I 级土样送室内进行土工试验，其中自重湿陷量11.8～34.55cm，总湿陷量为26.875～121.352cm，场地湿陷类型与等级为自重湿陷性Ш 级，天然地基土承载力特征值为125kPa。由于天然地基承载力特征值远低于设计荷载200kPa 的要求，且地基土具有Ш 级自重湿陷性，不能

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满足《湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025—2004)》的要求，需要进行地基处理，消除湿陷性，提高地基土承载力。 2处理方案

2.1 强夯施工参数的确定

强夯施工参数应依据工程场地的土质情况和具体工程质量要求以及试夯参数确定，主要参数有：有效加固深度、单位夯击能、夯点的布置及间距、单击夯击数及夯击遍数等。 （1）有效加固深度

有效加固深度既是强夯加固效果的表示，又是选择地基处理方法的重要依据，它反映了处理效果。根据我国的实践经验，一般按下式计算公式：

H（1）

式中：H———有效加固深度(m)；W———夯锤重（kN）；h为落距（m）；a———与土的性质和夯击能等因素有关的系数，一般变化范围为0.5～0.9。根据工程地质条件和设计要求。 （2）单击夯击能

锤重M(kN)与落距h(m)是影响夯击能和加固深度的重要因素，设计中按单点夯击能考虑。

EWh （2）

式中：E———单击夯击能（kN·m）。W———夯锤重（kN）；h为落距（m）； （3）夯点的布置及间距

为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按三角形或正方形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。根据现场实际情况，可采用正方形或梅花形布置。主夯与副夯时夯点间距采用4.0m；满夯时夯点彼此搭接采用1/4 夯锤直径。 2.2 本工程强夯处理参数

（1）夯击点布置:按间距3m 的梅花形布置；（2）单击夯击能：锤重为20t，落距为13.0m，夯击能为260t·m；（3）有效加固深度：取加固深度修正系数为0.5，按梅纳公式则有H=0.5(20×13)0.5=8.lm，可满足设计要求；（4）夯击次数:用水准仪观测夯击点沉降量，最后两击平均下沉量小于5cm 即停止夯击。 3强夯处理效果的现场检测

为了进一步检验强夯的加固及处理效果，强夯后对场地进行了平板载荷试验、土工取样试验、静力触探试验、标标准贯入试验。

（1）平板载荷试验

现场采用707×707mm2 压板，快速加荷载法，千斤顶分九级加荷，压板埋置深度在设计基础底板下约0.10m，在荷载板上对称安置四个百分表观察地基土沉降量及各级荷载相对稳定情况，共进行4个检测点载荷试验，以评价夯后地基的承载力。

表1 强夯处理前后承载力结果对比

图1现场载荷试验荷载沉降曲线图

由载荷试验结果可知，处理后场地承载力明显得到改善，承载力达到设计要求。 （2）标准贯入试验

采用标准贯入器、穿心锤重63.5kg，自由落距76cm，标贯试验的试验间距为1.0m，整个场地内均有布置，以评价夯前、夯后地基土承载力等力学指标，各试验检测点不同深度试验结果平均值见表2。

表2 强夯前后场地标准贯入试验结果对比表

标准贯试验结果表明，经过强夯处理后，标准贯入击数提高一倍，效果相当明显。 （3）静力触探试验

采用单桥探头，在强夯处理前后分布对湿陷性黄土场下进行静力触探试验，试验结果如表3 所示。

表3 强夯处理前后静力触探试验结果对比表

静力触探试验结果也表明，强夯处理后的黄土比贯入阻力有着较大幅度的提高。 （4）土工取样试验

采用XY-1型工程钻机，Φ110 钻头钻孔，在设计处理深度范围内进行取芯钻进。在钻孔

中采用重锤击入法采取原状土样送试验室进行土工试验。测试指标主要有地基土的压缩模量、天然含水量、孔隙比，抗剪强度等指标。强夯处理前后的土层物理力学性质变化参数见表4。

表4 强夯处理前后土层力学性质试验结果比对表

从现场取样进行室内试验结果可知，强夯处理后，黄土湿陷性已基本消除，土层的孔隙比明显得到改善，同时土层的强度大幅度提高。 4结 论

强夯处理湿陷性黄土场地，如强夯处理的参数选择恰当，该处理工法是一种高效、经济的处理办法，能够最大限度消除黄土的湿陷性，改善黄土的物理力学性质，提高黄土地基的承载力。

参考文献：

【1】徐至钧,张亦农.强夯和强夯置换法加固地基[M].北京.机械工业出版社,2004

【2】中华人民共和国建设部.GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].北京.中国建筑工业出版社.2004