淺析強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基施工工藝

摘"要：基礎(chǔ)工程施工過(guò)程中所面臨的地質(zhì)情況一般都很復(fù)雜，所以在地基處理過(guò)程中，必須針對(duì)特定的地質(zhì)特征，采用適當(dāng)?shù)募庸谭椒ǎ蕴岣呋A(chǔ)的承載力，從而保證整個(gè)工程的施工安全與質(zhì)量。濕陷性黃土地基屬于一種在施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到的軟弱地基，它比較容易在濕度、氣候等因素的影響下產(chǎn)生變形等現(xiàn)象，從而對(duì)工程的穩(wěn)固性和安全性構(gòu)成威脅。因此，在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇合適的施工方法，如強(qiáng)夯等，以保證工程質(zhì)量。本文對(duì)濕陷黃土地基用強(qiáng)夯法加固的施工工藝進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法；濕陷性黃土；施工工藝；地基文章編號(hào)：2095-4085（2024）07-0013-03

0"引言

我國(guó)的地形地質(zhì)具有多樣性和復(fù)雜性，在進(jìn)行地基加固時(shí)，務(wù)必采用科學(xué)、合理的方法，以確保取得理想效果。在具體運(yùn)用相關(guān)手段時(shí)，需結(jié)合項(xiàng)目基本情況進(jìn)行科學(xué)分析，深入掌握強(qiáng)夯法的實(shí)際運(yùn)用技巧及工藝要點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目情況進(jìn)行針對(duì)性處理。尤其在地基加固的基礎(chǔ)上，應(yīng)優(yōu)化施工成果，以更好地滿足項(xiàng)目要求。

1"濕陷性黃土地基的危害及特點(diǎn)

在工程建設(shè)過(guò)程中，濕陷性黃土地基會(huì)產(chǎn)生許多不利因素，嚴(yán)重影響到工程的穩(wěn)定性及后續(xù)使用的安全。所以，在開(kāi)發(fā)建設(shè)中，對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行治理，也是一個(gè)經(jīng)常遇到的技術(shù)問(wèn)題。在當(dāng)前的工程建設(shè)中，濕陷性黃土地基存在著承載力低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、濕陷性較差、施工方案布置不當(dāng)、施工結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫和滲漏等問(wèn)題。

（1）低負(fù)載容量。黃土的普遍特征是土壤的承載能力較低。若未作任何特別處理，就貿(mào)然施工，將會(huì)產(chǎn)生大量的基礎(chǔ)土體剝落、塌陷等現(xiàn)象，對(duì)工程建設(shè)的安全性和穩(wěn)定性造成很大的威脅。若忽視這一問(wèn)題，在未來(lái)的施工中將可能危及工程安全，進(jìn)而破壞工程進(jìn)度的穩(wěn)定性，導(dǎo)致頻繁的返工和額外的工程費(fèi)用，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（2）結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，影響因素多。濕陷性黃土具有較大的孔隙率和疏松的結(jié)構(gòu)特征。在工程建設(shè)中，由于其較大的孔隙，使得地基的處理變得非常困難，而且處理的范圍也很廣。一般情況下，濕陷性黃土地基的孔隙度在1.0左右。由于土體內(nèi)部存在較大的孔隙度，使得建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性非常差。

（3）折疊性。濕陷是當(dāng)前工程建設(shè)中普遍存在的問(wèn)題，也是影響工程質(zhì)量的一個(gè)重要因素。褶皺性黃土由于受水的浸潤(rùn)，其自身重量增大，最后會(huì)發(fā)生物理收縮，從而導(dǎo)致下陷的發(fā)生。從總體上看，造成黃土濕陷性的原因是降水稀少，地下水埋深大。在長(zhǎng)期的干旱、高溫條件下，降水及地下水無(wú)法完全彌補(bǔ)土壤中的水分損失，從而形成了濕陷性黃土地基。在一般條件下，處于水淹狀態(tài)的黃土，在不受外部自重或外力作用的條件下，其結(jié)構(gòu)性的濕陷作用很小，結(jié)構(gòu)性的穩(wěn)定性很好。一旦受壓，地面就會(huì)出現(xiàn)明顯的下陷。

（4）對(duì)施工工程進(jìn)行反向調(diào)度。在工程建設(shè)過(guò)程中，黃土地基會(huì)產(chǎn)生明顯的褶皺，產(chǎn)生較差的沉降。在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，目前的主要情況是：在施工過(guò)程中出現(xiàn)了大量的灌漿加固問(wèn)題。因?yàn)樗臐B透，以及由建筑材料所產(chǎn)生的受壓狀況，導(dǎo)致了這一工程上的失敗。在工程建設(shè)的后期，由于施工工作量的增大，導(dǎo)致了沉降的加劇。其結(jié)果將直接影響到項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量及項(xiàng)目的安全。

（5）構(gòu)造裂紋的滲水。濕陷性黃土在施工中可以消除不利的沉陷，但在施工中會(huì)產(chǎn)生更多的不利沉陷。建筑物一旦出現(xiàn)裂縫，不僅嚴(yán)重威脅其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且會(huì)對(duì)未來(lái)使用安全構(gòu)成重大隱患，對(duì)居住者的生命安全帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。最后導(dǎo)致項(xiàng)目的質(zhì)量會(huì)受到很大的影響，從而影響到項(xiàng)目建設(shè)單位的利益［1］。

2"強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的適用范圍

2.1"強(qiáng)夯法原理及特點(diǎn)

強(qiáng)夯法指的是使用重錘，從一定的高度，自由落下，以一定的擊數(shù)，反復(fù)夯擊一個(gè)點(diǎn)，這樣就會(huì)給地面帶來(lái)很大的沖擊能，并在地面上形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，將夯擊面之下一定深度的土層進(jìn)行擠壓，這樣就可以增加土的承載力、降低土的壓縮性、消除濕陷性黃土的濕陷性等，還可以改善土層的均勻性，降低不均勻沉降。

（1）強(qiáng)夯方法的優(yōu)點(diǎn)。適用于各種砂性土、粉質(zhì)土、粘性土、濕陷性黃土、填土以及由建筑垃圾、工業(yè)廢棄物等構(gòu)成的雜填土，處理范圍廣泛；加固效果好。經(jīng)強(qiáng)夯法加固后，對(duì)地基的承載力、空隙率、壓縮系數(shù)、濕陷、液化、土體均勻性、節(jié)約材料、節(jié)約工程成本等方面都有很大作用；該方法具有操作簡(jiǎn)便、快速、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

（2）強(qiáng)夯法存在以下不足。在施工時(shí)，由于振動(dòng)較大，不宜在靠近建筑物或結(jié)構(gòu)的地方使用，否則會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成干擾；對(duì)土體的含水率較為敏感，含水地基的量值較大，在高錘擊率下，極易產(chǎn)生膠質(zhì)土；施工場(chǎng)地不應(yīng)過(guò)小，以免影響施工機(jī)械的工作；在操作過(guò)程中，必須保持機(jī)械的穩(wěn)定，不能讓沉重的夯錘與堅(jiān)硬的物體，如磚、混凝土塊直接碰撞，以免造成人員傷亡［2］。

2.2"處理黃土地基的深度范圍

采用強(qiáng)夯加固的方法，對(duì)含水量大于60%、含水量大于地下水水位的黃土進(jìn)行加固，能夠起到相對(duì)較好的效果。在處理濕陷性黃土層的時(shí)候，可采1 000～6 000kN·m的強(qiáng)夯量級(jí)，能夠處理3～8m的深度，在工程上應(yīng)用的比較多，具有處理速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3"強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基施工工藝

3.1"強(qiáng)夯法施工工藝流程

（1）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整地及清表，要壓實(shí)表面松土層以增強(qiáng)穩(wěn)定性。并修建一條方便機(jī)器和設(shè)備進(jìn)出的通道。

（2）在工地周圍挖一條截水溝，以保證工地排水暢通，避免積水。在遇到地表為細(xì)粒土層且地下水較高時(shí)，需在地表鋪設(shè)厚度約0.5～1m的松散材料，或用人工方法來(lái)降低地下水。其目標(biāo)是在地表形成硬層，可以用來(lái)支撐起重設(shè)備，保證機(jī)械通行和施工，又可增加地下水與地面的距離，避免夯擊時(shí)夯坑積水或夯擊效率降低。

（3）如果附近有建筑，可在建筑的一側(cè)開(kāi)挖減震溝或其它減震措施。

（4）測(cè)設(shè)強(qiáng)夯場(chǎng)地的控制軸線，確定強(qiáng)夯場(chǎng)地的邊界，在未受到強(qiáng)夯影響的場(chǎng)地，設(shè)多個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。

（5）夯錘入場(chǎng)后過(guò)秤，據(jù)此設(shè)計(jì)夯擊能量，計(jì)算夯落距［3］。在夯前，需對(duì)原場(chǎng)地標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)。

（6）標(biāo)出夯點(diǎn)位置，并對(duì)夯前標(biāo)高進(jìn)行測(cè)定。

（7）吊車到位，并將夯錘與夯點(diǎn)平齊。

（8）將夯錘提起至規(guī)定的高度，待夯錘從鉤子上脫落，使其自由下落，再把鉤子放下來(lái)。對(duì)錘頂部進(jìn)行測(cè)量，如果由于坑底部?jī)A斜而導(dǎo)致夯頭偏斜，則要及時(shí)調(diào)整好坑底部。

（9）按照設(shè)計(jì)中指定的夯擊次數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行以上步驟的打夯并完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。

（10）更換夯擊點(diǎn)，并反復(fù)進(jìn)行上述工序，直至完成所有夯擊點(diǎn)的第一遍夯擊為止。

（11）用推土機(jī)回填夯實(shí)的夯坑，并對(duì)該區(qū)域的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)定。

（12）在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，按照以上的方法，依次完成所有夯點(diǎn)的夯擊，最后進(jìn)行滿夯施工。

3.2"夯擊參數(shù)的確定

（1）夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出夯擊數(shù)和夯沉量之間的關(guān)系，并符合以下條件：

1）最后兩擊的夯沉量不宜大于下列數(shù)值：當(dāng)單擊夯擊能小于4 000kN·m時(shí)為50mm；當(dāng)單擊夯擊能為4 000～6 000kN·m時(shí)為150mm。

2）夯坑周邊不能出現(xiàn)明顯的凸起。

3）避免由于夯坑太深而引起的舉錘問(wèn)題。

（2）夯擊次數(shù)的選擇。點(diǎn)夯2～3次，然后用低能量滿夯1～2次，滿夯可以改為輕錘或落距，并使錘痕重疊。

（3）每次夯擊間歇期的確定。要視土體超靜孔隙水壓的消散時(shí)間而定。而黃土地是一種滲透性很差的細(xì)粒土，在每次夯擊（點(diǎn)夯和點(diǎn)夯，點(diǎn)夯和滿夯）間有3～5d的間隔期。在強(qiáng)夯完成之后，按照規(guī)范的要求和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該在14d之后，再對(duì)其進(jìn)行各種測(cè)試，如果達(dá)不到要求，還需進(jìn)行復(fù)夯［4］。

3.3"基底處理

（1）排除地下管線。將中線恢復(fù)，根據(jù)需要設(shè)置邊樁，并勘察地下管線，在強(qiáng)夯之前，應(yīng)將其移到界外，并將上方的高低壓線路，移到界外或架空到安全距離之上。對(duì)于工作區(qū)域的劃分，一般在8 000～10 000m2范圍內(nèi)布置一臺(tái)強(qiáng)夯設(shè)備。比如可以將200～300m范圍內(nèi)的路線長(zhǎng)度劃分為一個(gè)工作區(qū)域，也可以將兩橋（涵）之間的橋梁（涵）作為工作區(qū)域。

（2）清理地基表面。進(jìn)行水平測(cè)量時(shí)，要清除地基表層的植物，挖掘出其根系，并用推土機(jī)平整。

（3）進(jìn)行碾壓。要用壓路機(jī)碾壓1～2遍，碾壓的方向是沿著縱向方向，由一側(cè)向另一側(cè)，以壓路機(jī)一進(jìn)一退的方式將整個(gè)寬度都?jí)和隇橐槐?，車輪印的疊接應(yīng)不少于30cm，在碾壓完成之后，再對(duì)其進(jìn)行水平測(cè)量［5］。

3.4"調(diào)整地基土天然含水量

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)分析，在5%～17%的黃土地基上進(jìn)行強(qiáng)夯是比較合適的。如果含水量低于5%，就需要在表層進(jìn)行補(bǔ)灑水，這樣在強(qiáng)夯的過(guò)程中就不會(huì)起皮。如果含水量超過(guò)17%，那么在強(qiáng)夯的過(guò)程中就容易發(fā)生翻漿，形成橡皮土。此時(shí)，就需要采用井點(diǎn)降水、開(kāi)挖滲溝等方式來(lái)降低地下水位。

3.5"夯點(diǎn)定位

夯錘的直徑一般為2～2.5m，因此，點(diǎn)夯的間隔最好是5m，成方形或等邊三角形。規(guī)范規(guī)定加固區(qū)范圍應(yīng)不小于基底寬度3m，所以自加固區(qū)一側(cè)算起，奇數(shù)列為第一遍點(diǎn)夯點(diǎn)，偶數(shù)列為第二遍點(diǎn)夯點(diǎn)（以點(diǎn)夯兩遍為例）。用生石灰粉分別在場(chǎng)地上標(biāo)出，至加固區(qū)另一側(cè)基底外緣再擴(kuò)大3m為止［6］。

3.6"夯擊施工

首先利用履帶起重機(jī)回撤的方法，對(duì)奇數(shù)列的夯點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行夯擊，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所確定的參數(shù)，對(duì)每一次夯擊力都進(jìn)行計(jì)算。第一次點(diǎn)夯完畢后，用推土機(jī)將夯坑填平。間隔3～5d后，再對(duì)第二次的偶數(shù)列夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊，其方式與第一次點(diǎn)夯時(shí)一樣，首先標(biāo)出點(diǎn)夯位置，第二次點(diǎn)夯完成后，再將夯坑填平。間隔3～5d后，再進(jìn)行滿夯。滿夯完成后間隔14d，然后再進(jìn)行檢測(cè)。

3.7"質(zhì)量檢查

在整個(gè)施工過(guò)程中，都要進(jìn)行質(zhì)量檢查，并且要注重過(guò)程控制。夯錘落距、錘重、每點(diǎn)擊數(shù)、每點(diǎn)夯擊累計(jì)夯沉量、每點(diǎn)最后兩擊平均夯沉量，都是在施工過(guò)程中要注意的問(wèn)題。

（1）核對(duì)強(qiáng)夯施工紀(jì)錄。每一個(gè)夯點(diǎn)處的累積夯沉量，應(yīng)不低于在試夯時(shí)，每一個(gè)夯點(diǎn)處的夯沉量的95%。

（2）在每500～1 000m面積內(nèi)任選一處，自夯面下3～8m深度內(nèi)，每隔50～100cm取土樣測(cè)定土的干密度、濕陷系數(shù)等指標(biāo)。

（3）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與室內(nèi)土工試驗(yàn)，對(duì)地基承載能力進(jìn)行檢測(cè)。在強(qiáng)夯法施工完畢后，要檢驗(yàn)強(qiáng)夯法的加固效果，以確?；A(chǔ)的質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在檢測(cè)中，對(duì)不符合要求的部位進(jìn)行補(bǔ)夯，或采用其他方法進(jìn)行修補(bǔ)，直至滿足試驗(yàn)夯擊或設(shè)計(jì)要求。對(duì)強(qiáng)夯基礎(chǔ)進(jìn)行檢驗(yàn)后，應(yīng)盡早在強(qiáng)夯表面鋪上500～600mm厚的灰土墊層［7］。

4"施工工藝要點(diǎn)

（1）每次夯實(shí)點(diǎn)的定位，都要按照平面上的控制點(diǎn)進(jìn)行定位。

（2）夯打時(shí)，錘頭的下落要平穩(wěn)。如果夯點(diǎn)位置不正，或者夯坑底部?jī)A斜太大，則需要回填平整，然后再進(jìn)行夯擊。

（3）夯打時(shí)，不要讓土堵住夯錘的排氣口。

（4）每個(gè)夯點(diǎn)錘打時(shí)，要根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，記錄夯點(diǎn)錘打時(shí)的每次錘打沉降量、累計(jì)錘打沉降量和最近兩錘的平均錘打沉降量。每一次夯點(diǎn)的持續(xù)夯擊次數(shù)和末兩次夯的平均夯沉降量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）冬天施工時(shí)，應(yīng)在基礎(chǔ)土壤沒(méi)有結(jié)冰的情況下進(jìn)行，并應(yīng)除去積雪和凍土。在雨季進(jìn)行施工時(shí)，要在雨水到來(lái)之前，對(duì)夯坑進(jìn)行推填和平整。在條件許可的情況下，可以用塑料薄膜或彩色條布對(duì)待夯區(qū)進(jìn)行覆蓋，并且要做好排水工作，不能有任何積水，以確保在降雨之后可以在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行施工。當(dāng)浸水區(qū)的基礎(chǔ)土壤含水率較高時(shí)，必須進(jìn)行排水或置換處理，然后才能進(jìn)行下一步的施工［8］。

5"結(jié)語(yǔ)

采用強(qiáng)夯加固濕陷性黃土地基，具有操作簡(jiǎn)便、易學(xué)、易掌握、設(shè)備費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。因此，強(qiáng)夯技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為土木工程中最常見(jiàn)的加固方式。熟練掌握強(qiáng)夯施工工藝對(duì)于確保工程按時(shí)完工以及保障工程質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。

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