浅谈强夯法处理湿陷性黄土地基

浅谈强夯法处理湿陷性黄土地基
作者：靳中磊冯艳钦
来源：《价值工程》2011年第21期
Discussion on Processing Collapsible Loess Foundation by Dynamic Compaction Method
Jin Zhonglei；Feng Yanqin
（Hebei Water Conservancy Engineering Bureau，Shijiazhuang 050021，China）
摘要：分析了湿陷性黄土的成因，介绍了强夯法处理湿陷性黄土地基的原理、施工过程及夯前夯后检测。

Abstract: Analyzed the causes of collapsible loess, introduced the principles, construction process of processing collapsible loess foundation by dynamic compaction method, and test before and after compaction.
关键词：湿陷性黄土强夯法
Key words:collapsible loess；dynamic compaction method
中图分类号：TU4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）21-0108-01
1湿陷性黄土成因[1]
黄土类土是一种特殊的第四纪大陆松散堆积物，性质特殊。

我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70％，而粉土颗粒中又以0.05～O.01mm的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60％，小于0.005mm的粘土颗粒较少，占总重约14.28％，大于0.1mm的细砂颗粒占总重在5％以内，基本上无大于0.25mm的中砂颗粒。

黄土在形成时是极松散的，靠颗粒的摩擦和少量水分的作用略有连接，但水分逐渐蒸发后，体积有所收缩，胶体、盐分、结合水集中在较细颗粒周围，形成一定的胶结连接。

经过多次的反复湿润干燥过程，盐分积累增多，部分胶体陈化，因此逐渐加强胶结而形成较松散的结构形式。

季节性的短期降雨把松散的粉粒黏结起来，而长期的干旱气候又使土中水分不断蒸发，于是少量的水分连同溶于其中的盐分便集中在粗粉粒的接触点处，可溶盐类逐渐浓缩沉淀而形成为胶结物。

随着含水量的减少，土粒彼此靠近，颗粒间的分子引力以及结合水和毛细水的连接力也逐渐增大，这些因素都增强了土粒之间抵抗滑移的能力，阻止了土体的自重压密，
形成了以粗粉粒为主体骨架的多空隙结构。

当黄土受水浸湿时，结合水膜增厚楔入颗粒之间，于是结合水连接消失，盐类溶于水中，骨架强度随着降低，土体在上覆土层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，其结构迅速破坏，土粒向大孔滑移，粒间孔隙减小，从而导致大量的附加沉陷。

这就是黄土湿陷现象的内在过程。

2强夯法原理
强夯法处理地基由法国梅那技术公司(Louis Menard Technique)于1969年首创,该方法将80～400KN重锤从6～40米处自由落下产生巨大的冲击力,从而达到提高地基承载力并消除地基变形的一种方法。

土是由固体颗粒,水和气体三部分组成的三项体系。

夯锤自由落下后，其很大的冲击势能转变成冲击能量，在土中产生巨大的冲击波和动应力，如此反复多次夯击地面，土体产生径向裂隙，形成土中孔隙水的渗透通道,为超静水压力的消散创造了条件,在孔隙水排出后土颗粒相互靠拢，颗粒进行重新排列，土体迅速固结，被破坏的土结构触变恢复，使土的强度和变形模量显著增大，达到加固地基的目的。

3夯前复核勘察
强夯前根据建筑类别、场地类别及工程地质条件的复杂程度确定勘探点间距，取样深度不小于设计地基处理深度，详细查明地基土层的物理力学性质指标，核实场地湿陷类型、地基湿陷等级的平面分布和承载力，为强夯施工前试验区选择提供依据，同时对比处理后地基土层的各类性质指标，为后续设计施工提供依据。

4强夯法施工[2] [3]
强夯法加固地基是在重锤夯实的基础上发展起来的，但却是与重锤夯实法完全不同的地基加固法。

重锤夯实是利用夯击能将表层土体密实，而强夯是一种深层改变土体结构的动力固结方法。

强夯施工前依据夯前复勘结果在施工范围内选取一个或几个有代表性试验区，进行试夯或试验性施工。

首先根据要求消除湿陷性黄土层的有效深度、黄土地层的时代初选强夯采用的单位夯击能。

根据选定的夯击能选择适用的夯机、夯锤。

各试验区进行不同夯击能、夯点间距、夯击遍数组合，最后依据夯后检测结果优选夯击方案。

夯锤底面宜为圆形，锤底的静压力宜为25～60kPa，对于细粒土锤底静接地压力宜取较小值。

锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，以利于夯锤着地时坑底空气迅速排出和起锤时减小坑底的吸力，孔径可取250～300mm。

夯前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。

对强夯施工所产生的振动，采取挖减振沟等防振措施避免对邻近建筑物或设备产生有害的影响。

夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并同时满足下列条件：①最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：1）当单击夯击能小于4000kN·m时为
50mm；2）当单击夯击能为4000～6000kN·m时为100mm；3）当单击夯击能大于6000kN·m 时为200mm；②夯坑周围地面不发生过大隆起；③不应夯坑过深而发生提锤困难。

夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯2～3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。

最后再以低能量满夯（落距4～6米）对表层土满夯2～3击，将表层松土压实。

两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，如土体处于或略低于最优含水量，空隙内一般不出现自由水，每夯完一遍不必等超静孔隙水压力消散，采取连续夯击，可减少吊车移位，提高强夯施工效率，对降低工程造价有一定意义。

在我国强夯法推广应用的近三十年中，归纳起来有以下几种布点形式：正方形布点、矩形布点、正三角形布点、等腰三角形布点、梅花形布点、按条基础形式布点、按独立基础形式布点等等。

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）（J220-2002）第6节《强夯法和强夯置换法》6.2.5条，对于强夯法的夯点间距及布置形式作了如下规定：“夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正三角形布置。

第一遍夯击点可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小。

对于处理深度较深，或者夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。

”
5夯后检测[3]
在强夯施工过程中或施工结束后，应按下列要求对强夯处理地基的质量检测：①检查强夯施工记录，基坑内每个夯点的累计沉降量，不得小于试夯时各夯点平均沉降量的95%；②隔7～10天，在每500～1000m2面积内的各夯点之间任选一处，自夯击终止时的夯面起至其下5～12m深度内，挖探井每隔1m取1～2个土样进行室内试验，测定土的干密度、压缩系数和湿陷系数。

③强夯土的承载力，宜在地基强夯结束30天左右，采用静载荷试验确定。

参考文献：
[1]唐大雄.工程岩土学[M].北京:地质出版社，1987.
[2]JGJ79-2002，J220-2002，建筑地基处理技术规范[S].
[3]GB50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].。