浅议强夯法在湿陷性黄土地区的应用

浅议强夯法在湿陷性黄土地区的应用摘要：湿陷性黄土是指在上附土层应力的作用下，或在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土。

湿陷性黄土是我国一种主要的、分布较为广泛的区域性土，它以粉土颗粒为主，富含碳酸盐，具有大孔隙和垂直节理，以黄色、褐色、浅褐色为基本色调，具有湿陷性。

关键词：工程实例湿陷性黄土强夯法应用Abstract: refers to a report on collapsible loess soil under the action of stress, or additional stresses under combined action of stress and weight, because of immersion of soil structural damage incurred significant additional deformation of soil. Collapsible loess is a major regional soils, distributed more widely, it predominantly silt particles, is rich in carbonate, with large pores and vertical joints, to basic tones of yellow, Brown, light brown, with collapsible.Keywords: engineering in collapsible loess by dynamic compaction method一、以工程实例来说明强夯法对湿陷性黄土地区处理的有效性新疆油田呼图壁储气库地面建设和新疆米东区中泰化学工业园工程所在的位置土质即为典型的湿陷性黄土。

根据工程的特点和需要，经过方案比选，前者采用强夯处理法，后者采用土方换填法，本文主要针对前者的强夯处理进行论述。

（一）工程概况新疆油田呼图壁储气库地面建设工程是拟建的国家能源安全重要项目之一，是国家的能源战略工程，民生工程。

拟建工程场地位于新疆昌吉回族自治州呼图壁县城南约12公里的昌吉高新技术产业开发区。

（二）水文地质条件拟建场地地下水位较深，勘察期间稳定水位埋深在20.1 m以下。

1. 地层岩性拟建场地勘探深度内揭露的岩土层以第四系(Q4)的粉土、粉砂、圆砾为主。

地层自上而下分述如下：（1）粉土(Q4al+pl)（2）-1粉砂(Q4al+pl)（3）圆砾(Q4al+pl)（4）-1粉土(Q4al+pl)（5）粉土(Q4al+pl)（6）粉质粘土(Q4al+pl)2. 场地稳定性及地震效应根据《新疆油田呼图壁储气库项目地面工程岩土工程勘察报告》，本场地属Ⅱ类建筑场地，场地土类型属中软-中硬土场地土。

拟建场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组按呼图壁县第三组，设计基本地震加速度值为0.15g，特征周期值Tg为0.45s。

3. 湿陷程度场地粉土①层及粉土③层具有湿陷性，湿陷程度见下表：4. 湿陷等级本场地湿陷等级以Ⅱ级（中等，300mm≤ΔS≤700mm）为主，局部为Ⅲ级（拟建压缩机房等区域，严重，ΔS＞700mm）。

5. 地基土承载力特征值根据《新疆油田呼图壁储气库项目地面工程岩土工程勘察报告》，地基土承载力特征值等参数见下表：（三）地基处理方案比选本工程的地基处理方法各项参数对比表：依据上表分析可知:挤密桩法与预浸水法所需的工期较长,垫层法地基处理深度较浅，均不适合本工程；强夯法施工周期较短、符合本工程对进度控制的要求，因此选择强夯法做为本工程的主要的地基处理方案。

根据本工程建（构）筑物的类别和地基土的湿陷性特性，并考虑施工设备、施工进度、材料来源和水稳性等因素，经技术经济综合分析后确定采用强夯+灰土垫层方案做为本工程地基处理方法。

（四）强夯法地基处理的加固机理强夯的结果是在地基中沿深度形成性质不同的三个区：地基表层松动区；松动区下面某一深度，受到体波的作用，使土层产生沉降和土体的压密，形成加固区；加固区下面冲击波逐渐衰减，不足以使土产生塑性变形，对地基土不起加固作用，即为弹性区。

从加固原理与作用来看，强夯法加固地基的机理按地基土的类别可分为动力夯实、动力固结、动力置换三种情况，其共同特点是：破坏土的天然结构并达到新的稳定状态。

（五）强夯施工方案1. 施工准备（1）技术准备技术准备工作以熟悉和领会施工图及设计意图为工作重点，在理解施工图纸和设计意图的基础上掌握设计要求和夯后需要达到的目标；熟悉岩土工程勘察报告，掌握现场土质情况，掌握当地的气候特点和水文资料，分析施工时可能遇到的问题。

（2）施工现场准备施工场地应经过机械平整，修筑行车道路。

强夯施工设备运输的道路路基经推土机推平压实后，宽度达到6米，即能满足强夯设备运输需要。

（3）劳动力组织与培训教育。

根据工程实际规模、工期要求调配管理人员、技术操作人员以及劳动力。

并对全体施工人员进行HSE、技术交底和培训，内容包括现场HSE管理规定、安全操作规程、设计要求、施工参数、质量措施、进度安排、各分项工程的施工工艺标准及技术措施、竣工验收标准等。

（4）主要物资及施工机具设备的准备。

各进场机具复检、校验合格，具备施工条件。

2. 设计要求根据强夯能级的设计要求，将强夯区分为三个区域，分别为检测一区、检测二区、检测三区。

本工程采用6000kN.m能级和8000kN.m能级进行强夯。

主夯分两遍进行，主夯为8-10击，且最后两击的平均夯沉量应≤200mm,满夯遍数为一遍，能级2000kN.m，击数为2-3击；满夯相邻两锤锤印搭接1/4。

6000kN.m能级强夯夯点布置示意图如下图所示：3. 强夯施工主要技术措施（1）强夯锤底面形式采用圆形，锤底静接地压力值取≥30kPa。

（2）施工机械采用配置自动脱钩装置的履带式起重机。

（3）施工前提交施工组织设计，施工过程中严格按照批准的施工组织设计组织施工。

（4）施工中要及时检查各项数据和施工记录，不符合设计要求时应采取补夯或采用其它有效措施。

（5）施工前在施工图上对夯点进行编号，施工对号进行，防止漏夯。

（6）夯击数由测量员控制，并具体负责签写《强夯施工记录》，《强夯施工记录》应如实填写锤重、落距、夯击数，每击的夯沉量及总夯沉量等，质检员检查并签字认可后，经监理工程师签字验收后方可作为核算完成工程量的依据。

4.强夯主要施工方法（1）平整场地，定出第一遍主夯点，作好标记，强夯主机和夯锤就位后，在监理工程师的监督下对夯锤落距进行测量，并采取措施，使其在夯击过程中保证每击均达到设计夯击能，同时测量夯前地面/锤顶塔尺读数。

（2）将夯锤起吊至预定高度后脱钩，夯击地面，并测量锤顶面塔尺读数，计算单击夯沉量。

如此反复，达到设计要求的夯击数后，将主机及夯锤移至下一个夯点，重复上述步骤，直至完成所有第一遍主夯点施工。

（3）第一遍夯后，用推土机平整场地，测量夯后标高，布置第二遍主夯点，施工方法与第一遍施工方法相同。

（4）第二遍夯后，用推土机平整场地，测量夯后标高，（5）满夯施工时，不再进行夯点布置和夯沉量测量，仅控制锤击数、夯锤的落距、范围和夯印搭接即可。

5.施工工艺强夯施工工艺：（六）检测方法1.检测目的对地基处理采用原土强夯的工程，检测目的为：（1）强夯有效加固深度范围内的地基承载力、地基强度是否满足设计要求；（2）强夯设计要求深度范围内土的湿陷性是否得到消除。

2.检测方法（1）浅层平板载荷试验a.载荷试验依据及要求：根据《建筑地基基础设计规范》、《建筑地基处理技术规范》、《岩土工程勘察规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》以及设计文件，试验荷载不小于设计荷载的2倍。

b.试验方法：载荷试验采用慢速维持荷载法，加载反力由强夯机的自重提供，通过强夯机的腹梁传至千斤顶，再由千斤顶传至载荷板。

在载荷板直径方向各放一只高精度百分表进行沉降观测。

用连于油压千斤顶上的油压表测定油压，根据千斤顶率定曲线换算其荷载。

c.试验设备：根据试验的最大加载量选择相应的液压千斤顶，加压装置采用手动油泵，沉降观测采用精度为0.01mm的百分表。

承压板面积采用0.25m2。

d. 试验终止条件：承压板周围的土明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载～沉降（p～s）曲线出现陡降段；某级荷载作用下,24h内沉降速率不能达到稳定标准；s/b≥0.06。

（2）标准贯入试验a.试验依据及要求根据《建筑地基基础设计规范》、《建筑地基处理技术规范》、《岩土工程勘察规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》以及设计文件，试验深度不小于设计及相关规范要求的深度。

b.试验方法试验孔采用回转钻进，并用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进行试验；采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，锤击速率小于30击/min。

贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm 的锤击数为标准贯入试验锤击数N。

c.试验数据处理应先剔除异常值；然后依据相关规范并结合地区经验对实测锤击数进行修正；采用修正后的锤击数绘制单孔标准贯入击数N与深度关系曲线；统计分层标贯击数平均值。

(3) 室内土工试验a.试验依据及要求根据《建筑地基基础设计规范》、《建筑地基处理技术规范》、《岩土工程勘察规范》、《湿陷性黄土地区建筑规范》、《土工试验方法标准》以及设计文件，试验深度不小于设计及相关规范要求的深度。

采用人工挖掘探井采取原状土样，测定土的基本物理性质及湿陷特性。

b.试验方法按照《土工试验方法标准》中的规定进行试验。

c.试验数据处理应先剔除异常值；然后依据相关规范要求提供岩土参数的平均值、标准差、变异系数、数据分布范围和数据的数量。

（七）检验结果及评价1、经过对浅层平板载荷试验、标准贯入试验及人工探井所取原状样试验结果的分析汇总，综合确定：检测一区（1#、2#压缩机房）粉土层经强夯处理后承载力为200kPa；其余工程粉土层经强夯处理后地基承载力特征值为180kPa。

；检测一区、二区、三区地基压缩层范围内粉土①层压缩模量Es为12.3MPa。

2、经过对人工探井所取原状样试验结果的分析汇总，综合确定：检测一区粉土层经强夯后，基础以下4m以内湿陷完全消除；检测二区、三区粉土层经强夯后，基础以下3m以内湿陷完全消除；检测一区、二区、三区地基压缩层范围内湿陷等级为Ⅰ级。

二、结论通过工程实例证实，和对该工程强夯效果的检测，充分说明强夯法对消除黄土的湿陷性具有显著的效果。

但在施工过程中及工程交付使用后应严格按照《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)中第八章、第九章的规定执行，以防止地表水及地下水渗入地基，避免给地基带来不良影响。