強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用

侯燕梅 楊衛(wèi)紅

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院 山西省太原市 030002）

0 前言

濕陷性黃土在山西東山分布較廣且較厚，其特性是在一定壓力下受水浸濕后，土結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著不均勻沉降。在大面積建筑物的建設(shè)的區(qū)域，這種不均勻沉降會(huì)使建筑物及周邊道路發(fā)生不均勻下沉及開裂等危害。為避免造成工程危害規(guī)范規(guī)定對(duì)濕陷性黃土地基應(yīng)進(jìn)行加固處理，其方法較多，其中強(qiáng)夯法以原理直觀、設(shè)備簡(jiǎn)單、適用速度快、范圍廣、效果好、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)成為地基加固方法中行之有效的方法之一?，F(xiàn)就強(qiáng)夯法在山西某高校新校區(qū)的場(chǎng)地處理中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)介紹與分析。

1 工程概況

擬建場(chǎng)地地貌單元為黃土丘陵。場(chǎng)地內(nèi)地形高差較大，東北角地勢(shì)較高，西南角地勢(shì)較低，高差為52.7m左右。場(chǎng)地處理深度范圍內(nèi)場(chǎng)地地基土分別為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q42ml）、上更新統(tǒng)風(fēng)積層（Q3eol），地層主要以素填土、濕陷性粉土。

2 濕陷性黃土的特性及強(qiáng)夯處理深度

該場(chǎng)地內(nèi)的濕陷性粉土呈褐黃色，含云母、煤屑、氧化物等。稍濕、稍密狀態(tài)，具中壓縮性，壓縮系數(shù)a1-2介于0.152～0.488MPa-1之間，平均值為0.314MPa-1。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)N值5.0～14.0擊，平均8擊。該層土的濕陷系數(shù)為0.073～0.149，濕陷性程度中等～強(qiáng)烈，自重濕陷系數(shù)為0.019～0.073，場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅲ～Ⅳ級(jí)。該層濕陷性土的物理力學(xué)性質(zhì)表詳見表1。

表1 場(chǎng)地內(nèi)擬處理濕陷性粉土的物理力學(xué)性質(zhì)

該場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，場(chǎng)地內(nèi)的道路、管線及綠化區(qū)域的地基都需采取部分消除濕陷性的措施。綜合考慮場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)狀、地層情況及經(jīng)濟(jì)性等方面，該場(chǎng)地內(nèi)采用強(qiáng)夯處理。依據(jù)《濕陷性黃土場(chǎng)地勘察及地基處理技術(shù)規(guī)范》（DBJ04/T 312—2015）第6.1.5條，該場(chǎng)地綠化區(qū)域應(yīng)有4m以上的非濕陷土層，道路、管線與管溝底部應(yīng)有2m以上的非濕陷土層，且部分管線選擇下埋在道路底部，則考慮地基處理厚度分別如下：綠化區(qū)域和道路及管線部分處理厚度為4～5m。

3 強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)

在工程建設(shè)中強(qiáng)夯法施工時(shí)應(yīng)將土料的含水量控制在最優(yōu)含水量左右，即土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%，以期用較小的能量及成本達(dá)到最佳壓實(shí)效果。本工程先進(jìn)行場(chǎng)地整平后采用增濕法+強(qiáng)夯法低能級(jí)強(qiáng)夯法處理。確定施工參數(shù)前場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行了試夯確定設(shè)計(jì)參數(shù)的選用是否合理。

3.1 最優(yōu)含水率

從上述物理力學(xué)性質(zhì)表中可以看出擬夯實(shí)的土層內(nèi)土的含水量低于8%，則該場(chǎng)地內(nèi)的濕陷性粉土需采用增濕法處理，增濕法設(shè)計(jì)的處理參數(shù)：注水孔間距2m，孔徑150mm，正方形布置，注水孔的深度分別為：3000kN*m的深度為7.0m；孔內(nèi)填料為碎石礫料。粒徑10～20mm。同時(shí)需嚴(yán)格控制孔內(nèi)注水量，注水量控制在0.6t/m2左右。

3.2 夯擊能的選用及設(shè)計(jì)參數(shù)

夯擊能的選擇以消除部分黃土濕陷性為主，該場(chǎng)地的有效加固深度為5m，有效加固深度計(jì)算采用梅納公式計(jì)算并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定單擊夯擊能為3000kN·m。鑒于本工程地質(zhì)情況的復(fù)雜性，強(qiáng)夯法采用"點(diǎn)夯一遍，滿夯一遍"的方式。點(diǎn)夯的夯擊能為3000kN*m，夯點(diǎn)間距4m，呈正方形布置，要求每點(diǎn)夯擊12擊，且最后2擊夯沉量平均值≤50mm。滿夯能級(jí)為1500kN*m，滿夯4擊，且最后兩擊的夯沉量≤50mm，錘印搭接不小于1/4d。

3.3 隔震溝與應(yīng)力釋放孔

擬建場(chǎng)地的西側(cè)、東側(cè)及東北角分布有居民區(qū)及建筑物，場(chǎng)地東側(cè)居民區(qū)南北向長(zhǎng)度為580m，東側(cè)及東北角居民區(qū)分布長(zhǎng)度為600m，應(yīng)在該區(qū)段范圍內(nèi)開挖隔振溝且布置應(yīng)力釋放孔：a、隔振溝深度7m，坡率為 1：0.5，下口寬度為 1m；b、應(yīng)力釋放孔孔徑 0.4m，間距為 0.8m，孔深9m，排數(shù)為3排。隔振溝內(nèi)與應(yīng)力釋放孔內(nèi)可回填鋸末、木屑等異性介質(zhì)。在強(qiáng)夯法施工階段對(duì)周邊有建筑物區(qū)域進(jìn)行地面振動(dòng)測(cè)試。

3.4 強(qiáng)夯檢測(cè)內(nèi)容

強(qiáng)夯完18-28d之后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，強(qiáng)夯區(qū)均勻性、濕陷性及加固深度檢驗(yàn)，采用原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，以及室內(nèi)土工試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量，每500m2不少于1個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)，且不少于3點(diǎn)；室內(nèi)土工試驗(yàn)每800m2內(nèi)的各夯點(diǎn)之間選一處，自終夯面起至其下有效加固深度內(nèi)，每隔0.5～1.0m取1～2個(gè)土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)等。

4 強(qiáng)夯法后期的檢驗(yàn)效果

4.1 土工試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)

本次強(qiáng)夯結(jié)果檢測(cè)主要采用取土試樣探井、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)以及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)綜合進(jìn)行評(píng)價(jià)，表2為強(qiáng)夯前后地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 強(qiáng)夯前后地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

對(duì)于該場(chǎng)地內(nèi)濕陷性黃土來(lái)說(shuō)，含水率接近最優(yōu)含水率的區(qū)域，在強(qiáng)夯影響深度內(nèi)干密度增長(zhǎng)較大，土體孔隙比夯后比夯前減少明顯，濕陷系數(shù)與自重濕陷系數(shù)全部消除，在影響深度以下逐漸與天然土接近。在一定影響范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的實(shí)測(cè)擊數(shù)均明顯增大。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該場(chǎng)地內(nèi)的強(qiáng)夯影響深度為4～5m滿足要求。

4.2 振動(dòng)測(cè)試

在場(chǎng)地周邊建筑物分布主要是東側(cè)的民房與西側(cè)的別墅群，測(cè)試結(jié)果為：別墅群是經(jīng)過(guò)正規(guī)設(shè)計(jì)的居住建筑，其基礎(chǔ)處允許振動(dòng)速度峰值為5mm/s，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為3.7-3.9mm/s；民房為未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)自行建設(shè)的房屋基礎(chǔ)處允許振動(dòng)速度峰值為3.5mm/s，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為2.7mm/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。需注意的是施工過(guò)程中需調(diào)整不同強(qiáng)夯機(jī)位分布的位置，東側(cè)區(qū)域不允許不同機(jī)位同時(shí)位于東側(cè)民房分布長(zhǎng)度的垂直線上，需調(diào)整施工工藝。

5 結(jié)束語(yǔ)

本例中，采用了低能級(jí)強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土，效果明顯。按照試驗(yàn)的確定的參數(shù)，在工程中得到了運(yùn)用。強(qiáng)夯處理達(dá)到了消除濕陷的目的。強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土?xí)r，采用不同的能級(jí)，夯點(diǎn)間距，錘擊次數(shù)等不同施工工藝時(shí)消除濕陷土層厚度差異較大，實(shí)際工程中，需先進(jìn)行試夯選用最佳的施工工藝參數(shù)組合，已達(dá)到事半功倍的效果。含水率是場(chǎng)地消除濕陷很重要的指標(biāo)，濕陷性黃土在消除濕陷性時(shí)需進(jìn)行增濕實(shí)驗(yàn)，確保濕陷性土的含水率接近最優(yōu)含水率，以達(dá)到最佳強(qiáng)夯效果。