1、强夯技术在湿陷性黄土地基处理中的应用研究【摘要】 。 湿陷性黄土又称为大孔土，其特性是指黄土在一定压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著的湿陷变形，强度也随之迅速降低。作为湿陷性土的典型代表黄土，在全世界的分布比较广泛的，据某些学者估计，黄土的覆盖面积在整个欧洲约占 10，亚洲约占 30；我国黄土分布面积达 60 万平方公里，其中有湿陷性的约为 43 万平方公里。主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、晋、宁、河南、青海等省区,新疆部份地区也有，其物质主要来源于沙漠与戈壁,黄土的湿陷性一般会导致地基承载力不足，不能满足建筑设计的承载要求，还会给已有建筑物、构筑物带来不均匀沉降等问题，对建筑
2、物的安全正常使用造成很大的威胁。因此，在湿陷性黄土地区建筑的设计中，如何处理好地基的湿陷性非常必要。 【关键字】强夯技术，湿陷性黄土，地基处理，应用分析 中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号： 一前言 强夯法加固湿陷性黄土地基是国内应用最早的一种经济高效、节能环保的地基处理力一法.在国内数白项工程中得到广泛的应用.并取得良好效果。针对西北地区常见的湿陷性黄土.地方标准 DBJ24-9-90强夯法处理湿陷性黄土地基规程中对强夯地基处理力一法有详细的规定。强夯法对于消除黄土湿陷性.提高其地基承载力和压缩模量均有较好的效果。经高能级强夯处理后的黄土地基可作为住宅、车间、厂房、油灌、机械设备基
3、础等建(构)筑物的地基。在笔者经历过处理湿陷性黄土地基重大工程中，2008 年喀什市老城区改造工程 20 万 m2 湿陷性黄土地基.是喀什地区率先采用 8 000 kN.m 高能级的强夯工程项日.加固深度达到 11. 5 m,基本消除了黄土的湿陷性。随着西部大开发的逐步深入.大量基础设施的建设对湿陷性黄土地基处理的要求也越来越高。 二工程概况 2008 年喀什市老城区改造工程主要包括学校、医院、住宅、社区等建(构)筑物.占地而积约 20 万 m2。该工程场地位于吐曼河冲积平原湿陷性黄土地区.需处理地基而积约 12 万 m2.处理厚度约 10 m。 该场地地层为第四系冲、洪积瓢性土、砂土及卵石。
4、场地经回填碾压整平.地而标高为 1049. 42 到 1046. 96 m。土层自上而下可分为: 1.素填土:主要为褐黄色粉质瓢土.含少量砖块及瓦片。经过碾压.土质不均.厚度 1. 7 到 3. 5 m?可塑一硬塑。 2.黄土状粉质瓢土:黄褐色.为新近堆积黄土.具湿陷性.厚度为 0.6 到 3. 7 m.可塑一硬塑。该层土质较差.强度低。 3.黄土状粉质瓢土:褐色.局部具湿陷性.层厚为 0.4 到 2.8m.硬塑。土质较好。 4.黄土状粉质瓢土:褐黄色.具湿陷性.层厚 8. 0 到 10. 9 m.可塑一硬塑。 5.粉质瓢土:浅棕色.厚度为 3. 60 到 6. 90 m, 可塑一硬塑。 该场
5、地内湿陷性土层厚 12 m 左右.湿陷等级为一级(轻微)一二级(中等)非自重湿陷.总体趋势由南向北湿陷程度渐轻.且北部地层不具自重湿陷性。 三影响黄土湿陷性的因素 1粒间的组成对湿陷性的影响 试验说明，粘粒含量越少，湿陷性越强。粘粒在黄土的结构中主要起胶结作用，尤其是25%时，或者处于地下水位以下时，黄土就没有湿陷性了。 4干重度对湿陷性的影响。黄土的干重度越小，孔隙比就越大，湿陷系数也就越大。一般认为当干重度15 kN/m3 时，黄土的湿陷性基本上就没了。 四地基处理方案 强夯法处理地基设备简易、原理简单、适用面广、节省材料、造价较低、加固效果明显，施工周期短，是一种节能环保经济的地基处理方
6、法，对于消除黄土湿陷性，提高其地基承载力和压缩模量均有较好的效果。针对本项目以及目前国内强夯技术的发展，对较深层的湿陷性黄土宜采用强夯法进行处理。此外，场地内还有大量的土洞处理回填区域，深度约至，土质很不均匀，采用强夯法处理可使其均匀程度与其他区域基本一致。经过论证，确定对该场地采用高能级强夯法处理。 1.方案设计 强夯能级的选择以消除黄土湿陷性为主，同时提高地基承载力，使用的能级及有效加固深度取决于预期消除湿陷的深度。设计要求处理后的地基承载力标准值k，部分区域k。根据设计要求，对本场地一般区域采用?能级强夯，对重大构筑物地基采用?能级强夯。个别构筑物的基础承受荷载较大，要求地基具有足够的承
7、载力和抵抗变形的能力；因此，在个别地基的夯坑内填入一定厚度的砂石料再夯实，以提高地基表层承载力，减少地基不均匀沉降。 2.现场施工参数 本工程强夯均采用遍成夯工艺，其中两遍主夯，一遍辅助夯和主夯点 加固，一遍满夯。?夯区第一、二遍主夯能级均为?，主夯点间距为，间隔跳打，击数不少于击；第三遍辅助夯能级为?，夯点间距，击数不少于击；第四遍满夯能级为?，主要加固表层土，击数为击，要求锤印彼此搭接。?夯区成夯工艺除两遍主夯点能级改为?以外，其他参数与?强夯区参数相同。 五强夯效果检测及监测 1.有效加固深度 强夯的有效加固深度从起夯面算起，有效加固深度的判定以处理后满足设计 所 需 的 深 度 为 标
8、准。 （一）由干密度判断有效加固深度。图为装置北区（装置区以为界分南北两区）夯前、夯后干密度与标高关系图。由图可知，在标高以上，干密度提高幅度较大，比夯前增大；在标高以下，土的干密度与夯前互有大小，说明此深度以下土体虽受强夯冲击能影响，结构受到扰动，但不足以达到加密效果。通过对夯前、夯后土的干密度对比分析判定装置北区的强夯加固深度为。 （二）由湿陷性判断有效加固深度。从夯前、夯后土的湿陷性试验结果对比分析可知，夯后地基土的湿陷性系数明显减小，且均小于001，如图所示。说明强夯后原黄土层的湿陷性已消除，就消除湿陷性而言，强夯的加固深度为。 （三）由标贯击数判断有效加固深度。本场地共进行了个孔的标
9、准贯入试验，击数在击之间，平均值为击。图为典型孔夯前、夯后的标贯击数标高散点图。由图可知，在标高以上，击数不高，且具有一定的离散性。这是因为本场地土层基本为粉质黏土，且从停夯到检测仅间隔一周左右，夯后超孔隙水压力尚未完全消散；另外黄土是一种具有结构性强度的土，强夯破坏了它的原状结构，土的强度恢复和增长需要一定时间。由图可知，标高以上，标贯击数有一定程度的增高，由标贯击数判定强夯有效加固深度为。 从夯击前后各种指标的对比分析可见，自起夯面到地下一定深度，即标高以上，加密效果较好，其指标表现为压缩性、孔隙比明显减小，干密度、承载力明显提高，强夯有效加固深度范围为。由于强夯处理效果受许多因素如施工参
10、数、施工工艺、地层结构等的影响，因此加固深度是有变化的，不同能级的加固深度及修正系数见表 1。 表 1 不同能级强夯的加固深度及修正系数 2.表层地基土的承载力为确定地基承载力，本场地共选取个试验点进行平板载荷试验，从承载力结果来看，个试验点中有个试验点的结果达到设计要求，有个试验点的结果偏低。根据当时实际情况分析，出现这种情况的主要原因是这个试验点处的地基土含水量偏大，而其干容重与其他个点处地基土的干容重基本一致，从而导致试验结果偏低。 本场地夯后土的承载力标准值达到，比夯前提高；加石料表层的承载力达到，如图所示。 3.夯后不同时期检测结果的比较 强夯结束半年后，考虑到随着时间的推移，地基强
11、度有一定的恢复和增长，因而进行补充钻孔，在构、构范围布置个技术孔，进行钻孔、取土样及标贯试验。 检测表明.标高 1044. 0 m 以上.1 号、2 号孔检测结果略优于原检测结果.而 3 号孔的检测结果较原检测结果略差。由 3 号孔的检测结果可知.与原检测结果相比.干密度降低 2%.孔隙比增加 2%.压缩系数增加 9%.承载力降低 2.900500.标贯击数减少 21. 5 0 o。其原囚一是该地层处于表层.受雨水影响较大;一是随时间的推移.土中孔隙水压力的消散.受夯压的土体有轩微的反弹影响。 在 1044. 0-1040. 5 m 地层范围内.检测结果比原检测结果稍好.干密度增加 4.9%.
12、孔隙比降低 7. 900.承载力提高 6. 700.标贯击数增加 42. 7000 这说明在强夯影响的中部地层.随时间的推移.土体结构强度略有提高。 在 1040. 0-1035. 0 m 地层范围内.检测结果比原检测结果略差或基本相同。这说明.该地层埋藏较深.受强夯影响较小.地基土强度无明显变化。 4.基坑开挖情况分析 夯后基坑验槽情况表明.本场地经强夯后表层存在不均匀性.部分土层含水量较高.为此提出如下意见:1)除小型设备基础基坑可进行观察验槽外.其余基础的基坑均应进行钎探验槽;2)该场地地层大部分为粉质瓢土.验槽钎探击数不小于 28 击或击数 20-27 击、干容重不小于 1. 70g/
13、cm3、含水量小于 20%为满足设计要求;否则为不满足设计要求.应进行处理。 基坑钎探验槽结果可基本反映出夯后地基土的均匀状况。从整体来看.从北向南大部分场地土层较密实.分布较均匀.钎探击数较高.81%以上的钎探结果符合设计要求。局部区域基底土层分布不均匀.含水量较高.出现软弱土层.钎探击数较低.基坑须采用 2:8 灰土进行处理。 5.构筑物沉降监测 对个别建(构)筑物进行沉降观测.能很好的检验地基土的压缩性.同时也能真实的反映地基的实际变形情况。地基规范和塔基础设计规范中规定:1)当构筑物高度 H100 m 时.容许沉降量为 100 mm ;经过二年的沉降观测，地基沉降情况良好。 六结束语
14、强夯法在处理湿陷性黄上地基工程中，已经得到广泛应用，该方法具有处理效果好、造价低、工期短等特点。文中计算了强夯治理湿陷性黄土有效加固深度、加固后地基承载力的影响，结果表明，通过强夯的方法可以消除地基湿陷性的影响。 参考文献： 1强夯法处理湿陷性黄土地基的应用研究王思臣西安建筑科技大学2004-05-01 硕士 2强夯技术在湿陷性黄土地基处理中的应用研究赵峰; 杜申伟; 张春燕人民长江 2007-04-20 期刊 3冲击压实技术在湿陷性黄土地区应用的研究颜海河北工业大学2010-10-01 硕士 4大西铁路客运专线湿陷性黄土地基处理技术应用研究喻新宇西南交通大学 2011-10-01 硕士 5强夯法在处理湿陷性黄土地基中的应用研究郑翔西安建筑科技大学 2007-03-01 硕士 6湿陷性黄土地基处理方案优选的研究马海骋西安建筑科技大学2011-05-01 硕士 7湿陷性黄土地基处理技术在张石高速公路应用研究张嘉辉天津大学 2008-08-01 硕士
