分层强夯法在湿陷性黄土地区地基处理中的应用

分层强夯法在湿陷性黄土地区地基处理中的应用

王志勇王炳龙

中建八局青岛分公司山东济南250000

摘要：众所周知，处理湿陷性黄土地区地基具有更高的难度和更高的技术操作要求。分层强夯法是处理碎石土、砂土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基土的有效方法。分层强夯法给地基以强大的冲击能，迫使土体空隙压缩，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，使孔隙水和气体逸出，并使土粒重新排列，经时效压缩达到固结，从而提高地基承载力。是一种应用广泛并且造价较低的深层地基处理方法之一。本文以河北某地为例，阐述了分层强夯法在湿陷性黄土地区的地基处理中的具体应用，供业内人士参考。

关键词：分层强夯；湿陷性黄土地区；地基处理

1.场区地质条件

河北某220kV变电站占地9804m2，场地为山麓斜坡堆积地貌，山前平原地带，北部稍低，南部稍高，地面高程为906.29~910.83m（85国家高程基准）。场地常年最高地下水埋深大于10m，主要地层为：黄土状粉土：黄褐、灰褐色，稍密，稍湿，含虫洞、大孔隙、植物根系，普遍分布，可见白色钙质条纹，厚度一般为9.00~13.5m，地基承载力特征值为130kPa；卵石：杂色，密实，稍湿，普遍分布，为低压缩性土，未揭穿，地基承载力特征值为500kPa；粉土：具自重湿陷性，湿陷程度为轻微~强烈。地基的湿陷等级为Ⅱ级（中等），最大湿陷深度为12.90m。

2.地基处理设计方案比选

2.1方案一（一次强夯）

清除表层腐殖土后初平场地，进行强夯处理。初平后，站区南侧最大挖土2.5m，北侧最大填土2.4m。黄土层平均厚度为11.6m。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004），选取参数为：主夯2遍，夯击能8500kN•m，夯点间距2.8d（d为锤径），每点8击；满夯1遍，夯击能3000kN•m，锤印搭接1/3，每点4击；拍夯1遍，夯击能1000kN•m，锤印搭接1/3，每点3击。

2.2方案二（分层分区夯）

2.2.1分区

分层夯需要先挖除一定厚度的土，考虑土方堆放场地的需求，将场区划分为6个强夯区，进行分层分区夯。

2.2.2分层

第1层强夯参数选择场地初平后，黄土层平均厚度为7.8m。选取主夯2遍，夯击能5000kN•m，夯点间距2.8d，每点8击；第1层夯击不进行满夯和拍夯。

第2层强夯参数选择场区设计标高需根据试夯夯沉量综合确定，以土方自平衡为设计原则。初平余土38177m3，全场区可虚铺厚度约4m。考虑到第1层夯击时未进行满夯和拍夯，第2层夯击处理厚度可较4m稍提高，参数为：主夯2遍，夯击能3000kN.m，夯点间距2.8d，每点8击；满夯1遍，夯击能1000kN•m，锤印搭接1/3，每点4击。

2.3方案三（素土挤密桩）

采用局部处理方式，以建（构）筑物基础为基本单元。根据规范，处理面积每边不应小于基础底面宽度的75%，以此标准将场区分为7个区域。桩径400mm，三角形布桩，桩距1.0m。桩数8767根。场地初平后，黄土层厚度平均为10.4m，外加0.5m虚桩厚度，桩长取为11m。挤密桩施工后，挖除500mm虚桩，铺设500mm厚的灰土封闭层。

2.4方案比选

2.4.1方案对比

方案一：挖方6302m3，填方5279m3，预算192万元。方案二：挖方38176m3，填方38176m3，预算234万元。方案二：挖方18754m3，填方18754m3，预算304万元。扰民程度：方案一＞方案二＞方案三；工艺复杂：方案一＜方案二＜方案三；施工工期：方案一＜方案二＜方案三。

2.4.2方案选择

影响方案选择的主要因素：第一，站址附近有村庄、养鸡场等生产生活区，噪声及振动影响是方案选择的主要考虑因素；第二，过大的夯击能，对施工机械的要求较高；第三，缩短地基处理时间以保证冬季前完成隐蔽工程；第四，确保不因地基处理费用的增加而超预算。综合以上因素，方案二是最经济有效的地基处理方式。

3.验收标准

建立项目质量保证体系。施工完成后，进行严格自检，确认符合设计及规范要求，方可进行下道工序。

3.1主控项目

路基填料强、度压实度（%）≥95、灌砂法检查路基承载力、达到设计要求、荷载试验。

3.2一般项目

夯锤落距允许偏差±300mm，锤重允许偏差±100kg，夯击遍数及顺序按设计要求，夯点间距允许偏差±500mm，夯击范围、前后两遍间歇时间按设计要求。

4.地基处理施工监测数据分析

4.1施工过程检测记录

采用履带式强夯机，施工记录最后两击平均夯沉量最大值为4.5cm，满足要求。单点最大夯沉量125cm，群夯平均夯沉量70cm。

4.2地基承载力检测

采用浅层平板载荷试验，慢速维持荷载法，压板面积2.0m2。5个试点均满足设计地基承载力特征值不小于150kPa的要求。平均沉降量13.97mm，平均最大回弹量14.92mm，满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）对建筑物地基变形允许值的要求。

5.分层强夯法质量通病防治措施

5.1达不到下沉量控制指标

产生原因：在饱和淤泥、淤泥质土和粉砂土中分层强夯，产生液化流动；地下水位过高或地基土含水量过大，分层强夯时产生侧向挤出现象。防治措施：在饱和淤泥、淤泥质土及含水量过大的土层上强夯，宜铺0.5～2.0m厚的砂石，再进行分层强夯；适当降低夯击能量或采用人工降低地下水位后再进行分层强夯。

5.2影响深度不够

产生原因：土质不均，下不存在卵石夹层，部分强夯能被吸收；遇地下障碍物（孤石或不成片的砂砾石）；选用锤重、落距或夯击遍数、击数不够，夯击能太小；或选用夯击能过大，地基产生流动，隆起量增大，造成土体破坏，下部没有压密；夯击点过密，在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递；两遍之间间隔不够，或未间隔，土层内超孔隙水压力未消散，影响夯实强度的提高。防治措施：分层强夯前，探秘地质情况，对存在砂卵石夹层适当提高夯击能量，遇障碍物应当清楚掉；锤击、落距、夯击遍数、击数、间距等强夯参数，在强夯前应通过试夯、测试确定；两遍夯击间。应间隔一定时间，对粘土或冲积土，一般为3周，地质条间良好，无地下水的土层，客间隔1～2d影响深度不够，可采取增加夯击遍数，或调解锤击功的大小，一般增大锤击功（如提高落距），可以使土的密度大增。

6..结束语

当湿陷性土的埋藏深度较大时，单纯的强夯法势必要采用较大的夯击能，而过大的夯击能不仅对施工器械有较高要求，在施工过程中会造成过大的噪声以及地面震动，对周围环境有较大的影响。分层分区强夯法施工有明显的优势，不但路基承载力高，整体高度均匀，且与其它处理措施相比有处理范围广、造价低、质量可靠、适应性强等特点，可以减小夯击能，降低噪声及震动影响，方便施工，且处理效果好，完全能满足设计需要，是一种行之有效的较为经济的深层湿陷性黄土处理方法，值得推荐。

参考文献：

［1］GB50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范[S].

［2］冯志焱.湿陷性黄土地基[M].北京：科学出版社，2009.

［3］余高飞.湿陷性黄土强夯效果浅析[J].安徽建筑，2004，11（5）：5-8.

［4］张晓锋.湿陷性黄土强夯加固施工技术浅析[J].工程技术，2011（15）：154.