談強(qiáng)夯在濕陷性黃土高填方地基處理中的應(yīng)用

李　萍

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原　030009)

1　我國現(xiàn)狀

隨著建設(shè)用地日益緊缺及宏觀控制，建設(shè)工程場地越來越差，高填方場地尤為突出，特別是濕陷性黃土填方在我國北方地區(qū)廣泛分布。濕陷性黃土天然狀態(tài)下強(qiáng)度較高，壓縮性小。但如果作為地基基礎(chǔ)具有極大的危害性。其原因主要是濕陷性的黃土如遇水浸濕后，嚴(yán)重破壞其結(jié)構(gòu)，隨著土體收縮變形，其強(qiáng)度也隨之迅速下降。我國黃土地區(qū)面廣，其中濕陷性黃土約占3/4，主要分布于陜西，山西，寧夏,青海,甘肅等地區(qū)。在這些濕陷性黃土地區(qū)，地基土浸水后產(chǎn)生下沉，造成建筑產(chǎn)生裂縫，影響使用，甚至坍塌的重大事故，造成巨大損失。

濕陷性黃土高填方地基傳統(tǒng)處理方法一般分為換填碾壓法、強(qiáng)夯夯實(shí)法、擠密樁法、灌注(預(yù)制)樁法、預(yù)浸水法。

分層碾壓法進(jìn)行處理，此方法對回填料的級配、含水率及分層厚度要求嚴(yán)格，對施工和管理精細(xì)化程度要求高。同時(shí)分層碾壓的壓實(shí)功能很小，對兩側(cè)坡壁之間形不成嵌固和咬合，碾壓區(qū)與原土交接處不易處理，易形成加固薄弱區(qū)，對高填方地基的穩(wěn)定性不利，并且采用碾壓的方法對原地面的處理沒有明顯效果，不能消除原地面濕陷性。因此，分層碾壓壓實(shí)法處理濕陷性黃土高填方地基，不容易滿足場地整體地基處理要求。另一方面高填方區(qū)占地面積巨大，場地的回填厚度大，容易產(chǎn)生不均勻沉降和濕陷性沉降。同時(shí)場平地基處理的土方回填工程量大，工序復(fù)雜、工期較長，碾壓法施工都難以滿足工程要求。

2　強(qiáng)夯法優(yōu)點(diǎn)

目前濕陷性黃土高填方施工主要采用分層強(qiáng)夯，目的就是要消除沉降提高地基耐力。

強(qiáng)夯法對于處理黃土的濕陷性及場地整體不均勻沉降是目前應(yīng)用較廣的，施工簡便、快捷、處理后地基效果好。但直接采用強(qiáng)夯法在濕陷性黃土高填方工程進(jìn)行施工具有一定局限性，如回填區(qū)原地面土層的濕陷性處理、回填濕陷性黃土的含水率達(dá)不到最優(yōu)含水率、強(qiáng)夯處理不能完全消除回填土的濕陷性、邊坡區(qū)域與回填區(qū)域搭接不好容易產(chǎn)生不均勻沉降等質(zhì)量問題。針對以上問題，在強(qiáng)夯施工過程中對工藝進(jìn)行改造，如通過試夯確定最佳強(qiáng)夯能級及分層厚度；必須根據(jù)現(xiàn)場土體含水量大小確定是否可以直接強(qiáng)夯；做好地表水及地下水的排滲水措施；做好填方邊坡與回填強(qiáng)夯區(qū)的過渡處理。

近幾年來，強(qiáng)夯法以其處理地基施工簡便、速度快、效果好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在全國濕陷性黃土地區(qū)得到廣泛應(yīng)用和推廣，處理后濕陷性黃土地基效果也十分明顯。

3　施工步驟

3.1　施工工藝流程

原地面清理→原土基強(qiáng)夯處理→原地面排水盲溝的設(shè)置→原土基與填筑體接觸面的處理→填筑體處理→填筑體與坡面搭接區(qū)的處理→檢測驗(yàn)收。

3.2　施工方法

3.2.1原地面清理

對施工區(qū)域內(nèi)的草、樹木、種植物、樹根，施工前要清空干凈符合設(shè)計(jì)要求。

3.2.2原土基強(qiáng)夯處理

回填區(qū)原地面濕陷性黃土在上部土體壓力作用下會沉陷，對后期高填方填筑體的工后沉降量、整體穩(wěn)定影響大，故必須對原地面處理。

當(dāng)回填區(qū)底部為裸露的巖石，不需要進(jìn)行處理可以作為基礎(chǔ)使用，當(dāng)?shù)撞繛闈裣菪渣S土存在濕陷性時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行原地面強(qiáng)夯處理。

處理方法：對回填區(qū)底部及兩側(cè)進(jìn)行挖填平整，形成工作面后對溝底原地面進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

對原地面進(jìn)行強(qiáng)夯加固處理，強(qiáng)夯能級依據(jù)濕陷性黃土厚度不同，選擇2 000 kN·m～12 000 kN·m能級強(qiáng)夯進(jìn)行加固處理，主夯點(diǎn)按梅花形布置10擊～15擊，滿夯每點(diǎn)夯擊數(shù)為3擊～5擊，錘印搭接1/4；按設(shè)計(jì)及試夯結(jié)果確定。

3.2.3原地面排水盲溝的設(shè)置

在原土基處理后，并在高填方地基填筑前，對存在地下水徑流和泉眼出露處，應(yīng)采用排水盲溝將水引出填筑區(qū)域之外，以免造成填筑體浸水后軟化，從而影響高填方地基穩(wěn)定性。排水盲溝應(yīng)沿填方區(qū)域內(nèi)原有溝谷、泉眼出露處，按流向、匯水面積等布置盲溝的位置、斷面尺寸和走向。盲溝的材料采用質(zhì)地堅(jiān)硬不均勻系數(shù)為1～2的塊石、碎石、卵石等，和符合要求的土工布。盲溝的排水縱向坡度不小于0.5%。盲溝的進(jìn)水口處采用土工布全斷面包裹，出水口處應(yīng)做好與填筑區(qū)域外排水溝的連接，確保排水順暢。嚴(yán)禁出水口處在高填方坡角處散水，以防排水沖刷高填方坡角。

3.2.4原土基與填筑體接觸面的處理

原土基與填筑體接觸面處理的好壞，也直接影響場地的穩(wěn)定性。若接觸面處理得好，就消除了填筑體沿結(jié)合面滑動(dòng)的可能性。

原回填坡面與填筑體接觸面的處理，在順坡向回填區(qū)，結(jié)合原土基處理和地形情況，在填方高度0 m～10 m之內(nèi)，采用1∶1比例，開挖成倒坡臺階，臺階寬度不小于2.5 m，以滿足最少一排夯點(diǎn)的施工寬度。在填方高度10 m以上時(shí)，采用1∶2比例，開挖成倒坡臺階，然后進(jìn)行原土基強(qiáng)夯。

高填方邊坡大都采用坡率法放坡處理，坡面區(qū)采用分層碾壓法。由于在施工過程中，強(qiáng)夯產(chǎn)生振動(dòng)和側(cè)擠，會對邊坡的施工和穩(wěn)定產(chǎn)生影響。因此，在施工中，先進(jìn)行大面積的填筑體強(qiáng)夯施工，隨后進(jìn)行坡面區(qū)的施工。

為將坡面區(qū)與強(qiáng)夯填筑區(qū)的搭接處理好，將強(qiáng)夯填筑區(qū)的邊坡挖成臺階(臺階高寬比按1∶1)，與坡面區(qū)搭接碾壓，一方面可使得兩個(gè)區(qū)形成一體；另一方面，由于強(qiáng)夯填筑區(qū)在強(qiáng)夯時(shí)，最外一排夯點(diǎn)距填筑帶邊坡坡肩需要一定的距離，因此在強(qiáng)夯填筑區(qū)與坡面區(qū)之間形成一個(gè)強(qiáng)夯盲區(qū)。針對這樣的強(qiáng)夯盲區(qū)必須及時(shí)施工改造，施工完成后對其密實(shí)度、強(qiáng)度重新檢測，必須與施工設(shè)計(jì)要求一致方可。這個(gè)區(qū)域就是坡面碾壓區(qū)與強(qiáng)夯填筑區(qū)之間的搭接區(qū)。搭接區(qū)也采用強(qiáng)夯處理，稱為搭接夯區(qū)，搭接夯區(qū)分層厚度較填筑體降低一半，同時(shí)強(qiáng)夯能級降低一半，以后坡面區(qū)的增高均按上述方法進(jìn)行，從而使得坡面區(qū)與強(qiáng)夯填筑區(qū)形成完整的高填方邊坡體。

3.3　分層回填強(qiáng)夯施工

3.3.1高填方強(qiáng)夯分層厚度的確定

根據(jù)規(guī)范強(qiáng)夯的有效加固深度及設(shè)計(jì)要求的夯后地基承載力特征值及試夯后結(jié)果來確定回填土強(qiáng)夯分層厚度?？紤]到高填方地基的整體性和穩(wěn)定性，上層夯點(diǎn)的有效加固深度要延伸進(jìn)下層一定深度，以形成有效的夯點(diǎn)位置加固區(qū)域在層與層之間的嵌固和咬合。分層厚度一般以6 m～7 m一層為宜。

3.3.2強(qiáng)夯參數(shù)

根據(jù)地勘結(jié)果結(jié)合施工現(xiàn)場情況選取有代表性的區(qū)域600 m2～800 m2進(jìn)行回填土的試夯，待強(qiáng)夯結(jié)束15 d左右后，進(jìn)行檢測，并與夯前檢測土力學(xué)指標(biāo)對比，檢驗(yàn)強(qiáng)夯后效果，最終確定回填土采用能級、布點(diǎn)間距、分層厚度等參數(shù)。

3.3.3高填方強(qiáng)夯施工工藝

施工方法為分層回填、分層強(qiáng)夯，每6 m左右進(jìn)行一次強(qiáng)夯處理，按照由下而上的原則分層施工。其工藝的確定方法為：

1)確定強(qiáng)夯能級：參考因數(shù)是填料性質(zhì)、各能級強(qiáng)夯的加固深度。分層厚度：6 m左右，強(qiáng)夯能級：6000 kN·m左右。

2)主夯點(diǎn)：布置：等邊三角形，主夯點(diǎn)間距：6 m，主夯點(diǎn)夯擊數(shù)：≥12擊，最后二擊平均夯沉量不大于10 cm。

3)夯擊能：2 000 kN·m，每點(diǎn)夯3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4)整平場地：各遍夯后，利用推土設(shè)備推平夯坑。

5)在進(jìn)行回填及強(qiáng)夯施工前必須由第三方進(jìn)行檢測，并得到各項(xiàng)檢測結(jié)果合格后方可進(jìn)行。

4　工程實(shí)例實(shí)施效果

以某場平工程為例:占地面積72萬m2(南北向長:1.4 km，東西向?qū)?0.7 km)，施工方法：開挖回填方式。西區(qū)場地將原有的溝回填形成廠區(qū)，溝口位置回填高度達(dá)到72 m，邊坡高度57 m。

回填區(qū)溝底部設(shè)置2 m厚盲溝，盲溝采用滲水土工布包裹四周卵礫石中心大塊石的施工方法，盲溝兩側(cè)及上部采用卵礫石回填形成的滲層，滲層上部為回填土層，回填土與基巖之間為2 m厚的碎石過渡層，碎石過渡層與滲層和盲溝連接，保證地表水及裂隙水的排水暢通。

濕陷性黃土回填強(qiáng)夯具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　濕陷性黃土回填強(qiáng)夯數(shù)據(jù)表

施工期間第三方檢測單位對某煤油氣資源綜合利用項(xiàng)目場平地基處理工程西區(qū)強(qiáng)夯地基濕陷性黃土高填方地基的強(qiáng)夯效果進(jìn)行了跟蹤檢測，地基承載力等各項(xiàng)檢測指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

5　經(jīng)濟(jì)效益

采用高填方地基強(qiáng)夯處理法，地基加固效果顯著，很好的解決了高填方回填地基的排滲水、地基承載力、回填土質(zhì)的濕陷性以及回填土密實(shí)的均勻性等問題，使高填方地基獲得了較高的地基承載力和密實(shí)度。且方法具有設(shè)備簡單，施工快捷和節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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