地基基礎(chǔ)強(qiáng)夯法處理技術(shù)研究

班念偉

摘 要：強(qiáng)夯施工技術(shù)方式指的是將夯錘升到一定高度，然后直接砸向地面，給地基土面一個(gè)超強(qiáng)的錘擊效果和動(dòng)力能量，進(jìn)而對(duì)地面松軟土層進(jìn)行壓縮，使土顆粒重新排列，經(jīng)時(shí)效壓密達(dá)到固結(jié)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性并減小或消除土體濕陷性的一種有效的地基加固方法，也是目前處理濕陷性黃土最為常用和經(jīng)濟(jì)的地基處理方法之一。

關(guān)鍵詞：濕陷性影響；強(qiáng)夯技術(shù)施工；方案設(shè)計(jì)

1 黃土地基濕陷的性質(zhì)和處理技術(shù)

首先，將黃土的微觀結(jié)構(gòu)特征、孔隙特征與黃土的濕陷機(jī)理結(jié)合起來(lái)研究，這樣就能揭示黃土的工程性質(zhì)的本質(zhì)特征：黃土結(jié)構(gòu)比較疏松，還有多孔性，特別是結(jié)構(gòu)性孔隙是黃土濕陷性的第一空間條件，也可以稱(chēng)為第一層次原因；黃土中不抗水顆粒之間的聯(lián)結(jié)，是濕陷性的第一重要條件，也可以稱(chēng)為第二層次原因；黃土中不抗水顆粒之間的聯(lián)結(jié)主要是粘土中的水—膠的聯(lián)結(jié)，以及可溶鹽及溶液中離子的種類(lèi)、濃度都會(huì)對(duì)濕陷性造成影響。其次，濕陷性黃土地基常用的處理方法包括墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法、預(yù)浸水法等。本工程濕陷性地基土分布于整個(gè)擬建場(chǎng)地，需要整體處理，周邊建筑物及居民距場(chǎng)區(qū)距離較遠(yuǎn)，采用挖隔振溝措施可消除強(qiáng)夯振動(dòng)的影響。綜合考慮，本工程采用強(qiáng)夯法進(jìn)行消除濕陷性處理，該方法施工周期短，施工質(zhì)量易于控制，施工費(fèi)用較低。

2 造成黃土濕陷性的原因

2.1 粒間的組成對(duì)濕陷性的影響。試驗(yàn)說(shuō)明，粘粒含量越少，濕陷性越強(qiáng)。粘粒在黃土的結(jié)構(gòu)中主要起膠結(jié)作用，尤其是<0.002mm的細(xì)粘粒，它所起的膠結(jié)作用更加明顯。粘粒含量少時(shí)，黃土骨架的膠結(jié)形式主要是薄膜式，所以這種膠結(jié)強(qiáng)度較低，容易破壞，從而濕陷性強(qiáng)；粘粒含量高時(shí)，黃土骨架的膠結(jié)形式多為鑲嵌式，故這種膠結(jié)強(qiáng)度高，不容易破壞，從而濕陷性弱。一般來(lái)說(shuō)，黃土中的粘粒含量超過(guò)30%時(shí)，濕陷性就會(huì)基本消失。

2.2 可溶鹽含量對(duì)濕陷性的影響?？扇茺}包括易溶鹽、中溶鹽和難溶鹽3種。由于可溶鹽在固態(tài)時(shí)對(duì)土粒起膠結(jié)作用，但是溶解后即呈離子狀態(tài)時(shí)就會(huì)與土粒表面吸附的陽(yáng)離子發(fā)生置換，所以影響到黃土的濕陷性。一般認(rèn)為易溶鹽（NaCl，KCl，Na2SO3，Na2CO3）含量高時(shí)黃土的濕陷性強(qiáng)；中溶鹽（CaSO4）含量多時(shí)濕陷性也越大；難溶鹽（CaCO3）在黃土中既起骨架的作用又起膠結(jié)的作用，即難溶鹽的含量越多，濕陷性就越弱。

2.3 含水率對(duì)濕陷性的影響。天然含水率比較低的黃土濕陷性較強(qiáng)，而天然含水率高的黃土濕陷性就比較弱。所以，當(dāng)天然含水率>25%時(shí)，或者處于地下水位以下時(shí)，黃土就沒(méi)有濕陷性了。

3 實(shí)際案例

某住宅小區(qū)的地基處理，該工程上部建筑由4根截面尺寸為600mm×600mm的柱子承重，每根柱子上的結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值為M=850kN·m，N=7580kN；絕對(duì)高程為856.0m，場(chǎng)地平坦，上部覆蓋黃土層>70m。地質(zhì)勘察深度范圍內(nèi)地層均屬第四紀(jì)中更新世至全新世洪積形成的，地層分布連續(xù)且比較穩(wěn)定，主要由黃土狀粉土、黃土狀粉質(zhì)粘土及老黃土構(gòu)成，自上而下依次分為6層。

4 濕陷類(lèi)型及濕陷等級(jí)的評(píng)價(jià)

根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》地基土自重濕陷量Δzs、地基土的濕陷量計(jì)算值Δs：

式中δzsi，δsi—分別為第i層土的自重濕陷系數(shù)和濕陷系數(shù)；β0—因土質(zhì)、地區(qū)而異的修正系數(shù)；β—考慮受水浸濕和側(cè)向擠出的修正系數(shù)；hi—第i層土厚。計(jì)算得出結(jié)論，濕陷量計(jì)算評(píng)價(jià)見(jiàn)下表所示

該工程中綜合考慮了以下2個(gè)因素對(duì)地基濕陷性的評(píng)價(jià)為：（1）該建筑為非用水建筑物；（2）在場(chǎng)地周?chē)刭|(zhì)環(huán)境不發(fā)生重大改變的情況下，該場(chǎng)地地下水位上升至現(xiàn)勘察深度范圍內(nèi)的可能性幾乎不存在。因此，該工程可按自重Ⅲ級(jí)嚴(yán)重濕陷性來(lái)考慮，濕陷性土層為1，2，3層。所以，對(duì)該工程濕陷性地基的處理考慮采用的方案是：強(qiáng)夯法+樁基礎(chǔ)共同消除黃土的濕陷性的影響。

5 強(qiáng)夯施工方案設(shè)計(jì)

5.1 強(qiáng)夯能級(jí)。使用的能級(jí)主要取決于要求消除濕陷的深度，消除濕陷的深度越深，使用的能級(jí)也就越大，一般可用Menard修正公式估算有效加固深度為 （3）式中W—夯錘錘重；h—重錘落高；α—有效加固深度的修正系數(shù)。在擬建工程場(chǎng)地，采用6000kN.m能級(jí)強(qiáng)夯，用式（3）估算的有效加固深度為7.5m，滿(mǎn)足要求。

5.2 夯擊點(diǎn)布置及間距。該工程設(shè)計(jì)采用等邊三角形的布置形式，夯擊點(diǎn)間距取決于基礎(chǔ)布置、加固上層厚度和土質(zhì)條件等因素；由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散作用，強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1/2～2/3。加固土層厚、土質(zhì)差、透水性弱、含水率高的粘性土，夯點(diǎn)間距宜大，故夯錘底直徑為3.5m，夯擊點(diǎn)間距宜取為6.5m，落距20m。

5.3 夯擊次數(shù)及間歇時(shí)間。夯擊次數(shù)是取得較好夯實(shí)效果的一個(gè)重要方面，應(yīng)根據(jù)地層特點(diǎn)通過(guò)試驗(yàn)選擇最佳擊數(shù)。在該工程，單點(diǎn)1次連續(xù)夯擊數(shù)宜為8～10擊，可以根據(jù)工程的具體情況進(jìn)行調(diào)整。間歇時(shí)間，是指相鄰夯擊2遍之間的時(shí)間間隔。對(duì)于濕陷性黃土，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯擊完后的一瞬間，每遍的總夯擊能越大，則孔隙水壓力消散所用的時(shí)間就越長(zhǎng)，孔隙水壓力消散，地基上穩(wěn)定后，才能夠進(jìn)行新的夯擊作業(yè)，一般情況下28d左右才能消散。因此，該工程的間歇時(shí)間取28d。

6 強(qiáng)夯技術(shù)質(zhì)量控制

6.1 載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)。對(duì)經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯的場(chǎng)地進(jìn)行載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果。最大加荷量為60t，P-S曲線(xiàn)較平緩，沒(méi)有出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)、加荷量大于設(shè)計(jì)荷載25t的2倍還多，按S/b=0.01，S是沉降量，b為承壓板寬度，不超過(guò)加載值的1/2，故該點(diǎn)的地基承載力基本值取為30t，對(duì)應(yīng)的沉降量S為5.5mm。

6.2 土工試驗(yàn)檢驗(yàn)。在夯實(shí)前后取土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，得到夯實(shí)前后的土的物理指標(biāo)，見(jiàn)下表所示。

通過(guò)以上檢驗(yàn)結(jié)果可知，采用強(qiáng)夯的方法，夯實(shí)前后土層強(qiáng)度和土性參數(shù)都得到了很大的提高，加固效果非常顯著，基本上消除了黃土的濕陷性。

7 結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)夯法在處理濕陷性黃上地基工程中，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，該方法具有處理效果好、造價(jià)低、工期短等特點(diǎn)。濕陷性黃土又稱(chēng)為大孔土，其特性是指黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著的濕陷變形，強(qiáng)度也隨之迅速降低。黃土的濕陷性一般會(huì)導(dǎo)致地基承載力不足，不能滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)的承載要求，還會(huì)給已有建筑物、構(gòu)筑物帶來(lái)不均勻沉降等問(wèn)題，對(duì)建筑物的安全正常使用造成很大的威脅。因此，在濕陷性黃土地區(qū)建筑的設(shè)計(jì)中，如何處理好地基的濕陷性非常必要。文中計(jì)算了強(qiáng)夯治理濕陷性黃土有效加固深度、加固后地基承載力的影響，結(jié)果表明，通過(guò)強(qiáng)夯的方法可以消除地基濕陷性的影響。