强夯法处理湿陷性黄土的应用
——以宁夏地区为例

董永超1，冯玲玲2

（1.宁夏公路建设管理局，宁夏 银川 750000；2.宁夏华惠科技有限公司，宁夏 银川 750000）

摘 要：文章以国道341寨科（甘宁界）至黑城段公路第五合同段施工图阶段的试夯检测报告和勘察报告工程实践工程为研究案例，对强夯法在此项工程项目中对处理重度湿陷性黄土工作中具体的应用情况和结果进行探究，通过相关试验数据和处理效果的分析，以便为相关工程在施工期间应用强夯法进行提供参考。

关键词：强夯法；湿陷性黄土；加固

所谓的湿陷性黄土，是黄土在受到一定压力作用的同时还被水浸湿，导致土体结构被破坏，产生附加下沉，造成自身强度被降低的一种特殊性的土体结构。当前黄土湿陷性主要有非自重和自重两种类型。我国有百分之六十以上的黄土区都属于湿陷性黄土，且湿陷性黄土基本存在于地表的浅层地区。利用强夯法对湿陷性黄土进行处理，不仅能解决湿陷性黄土对建筑物结构的危害，还能够提升土体强度，提高相应建筑物的质量和使用寿命。

1 强夯法的加固机理

截止到目前，人们对强夯法在处理地基时所产生的基本作用机理并不是十分的了解，但通过大量工程项目的施工实践和相应实测资料的研究后发现，强夯法在对地基进行加固的过程中，主要是通过其本身强大的夯击能力，在湿陷性黄土地基中产生十分强烈的冲击波，对土体本身施行作用力。大部分专家学者认为：此种冲击波是依靠在土体中进行作用的特性，以纵波与横波两种方式将夯击作用由夯击点传向地基深处，从而对地基的强度产生剪切与压缩作用。此外，如果使用面波夯击的方式，不仅不会对地基起到加固作用，还会松动地基表面，向地基土深度方向产生三个不同性质的作用区，让地基表面因为受到面波夯击的作用，出现松动区域。而在松动区域下方一定深度的范围之内，因为其受到了压缩波作用，就会形成一定范围的加固区域，使得土体出现塑性变形，无法对地基土形成加固作用，从而产生弹性区。

2 案例工程地质概况

根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）划分，本段地貌类型为黄土梁峁。黄土梁地势开阔、平缓。根据外业调查结合地质钻探、挖探、土工试验分析得知，本合同段沿线分布的黄土具有较强的湿陷性。按照地质勘察和室内的土工实验证明，该项工程所在地区的地层自上而下的分布为：浅层粉土，呈浅黄褐色，土质较为松散，稍显湿润；粉砂，稍湿，土质松散包含植物的根系部分，属于耕植土类型；角砾，呈杂色，以粉土和粉砂作为主要填充物，多为夹细层或者是薄层角砾；粉土，多呈现夹粉质的粘土薄层，土质松软，塑性强，属于饱和状态。本合同段K44+900～K55+123.18段地貌类型为黄土梁峁。黄土梁地势开阔、平缓。沟谷呈树枝状分布，沟壑发育，地形支离破碎。峁顶呈浑圆状，且多连在一起呈串珠状，和梁相间分布，以峁居多。出露地层为第四系上更新统风积层（Qp3-2eol），岩性以马兰黄土为主，全段为湿陷性黄土路段，湿陷等级为Ⅱ级（中等）～IV级（特别严重）自重湿陷性，湿陷深度3.5～22.5m，地下水位埋藏较深。

3 强夯发的具体应用

为了确保该工程项目特殊地基IV级湿陷段能够达到相应工程项目的预期处理效果，确保强夯工程顺利进行。按照我国有关湿陷性黄土地区制定的施工规范政策和相关技术施工规范要求：

3.1 强夯施工工艺

首先通过试验区试夯确定夯击参数。主要工艺流程为：清除杂草、场地平整→测量夯前场地高程、绘高程图、放点→第1遍点夯→夯中推平、碾压、检测→绘场地高程图、放点→第2遍点夯→夯中推平、碾压、检测→绘场地高程图→补夯→推平→第3遍满夯→推平场地→测量高程→检测→竣工验收。

3.2 单击夯击能的确定

单击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积。由于H=0.5（Mh）0.5，其中：H为黄土加固厚度，m；M为夯锤重，t；h为落距，m；M.h单击夯击能，t.m。M.h＝9.8H2/0.52；夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济好。单击夯击能太小，就无法使水与土颗粒产生相对流动，水就不能排出，在这种情况下仅仅靠增加夯击数不能产生加固效果，甚至可能使地基形成“橡皮土”。因此单击夯击能不能太小，一般根据工程要求的加固深度来确定。目前国内夯锤重可取10～40t，落距为10～20m。对相同的夯击能量，增大落距可获得较大的接地速度，得到更好的加固效果，但是落距加大，吊机的稳定性就差，不如采用小落距，加大锤重容易办到，加大锤重比加大落距好些。

3.3 强夯数据

该项工程在实际施工过程中，强夯数据如下：①夯锤选用。点夯采用锤重Q=15t，圆柱体形锤，有气孔，底面积A=4m2。满夯采用锤重Q=12t，圆台形锤，有气孔，底面积A=4.5m2；②夯击能量。点夯：根据要求有效影响深度5～6m，选定22500kN.m能级，夯锤落距为15m。满夯：选定1200kN.m能级，夯锤落距为10m；②夯点间距。每遍的夯心点间距为6m，排距6m×6m；夯点均错位布置；④夯击遍数及次数。第一遍：点夯夯击10击/点；第二遍：点夯夯击5～8击/点；第三遍：满夯夯击2～3击/点，夯迹应彼此重迭搭接，满夯后地基应基本平整；⑤夯击标准。强夯后地基总的平均沉降量应大于50cm，并应持续夯击，直至最后两夯夯沉量之差小于5cm为止，否则加夯，具体参数如表1所述。

其在夯击期间的施工参数与实际夯击施工过程为：①计算出有效的加固深度。在进行该项计算时，施工人员可以使用Mendard经验公式展开估算。其公式为：加固土层的厚度应该是以土地性质、地下水、夯击工艺、厚度等相关系数乘以夯锤重量和落距的十分之一后最终的计算结果；②夯击点的布置和间距的确定。受基础应力本身扩散作用的影响，强夯法对湿陷性黄土的处理范围应当多于路基设定的基础施工范围，且每边高于路基外缘宽度应该在设计处理深度的2/3或者是1/3左右，且确保其宽度不会低于3m；③单点夯击能和夯击次数。夯击次数需要以地基土本身的土体性质来决定，本工程项目的需要夯击三次。其中包括两次点夯，以及一次以锤印相互搭配的满夯。在进行加固前的两边点夯，尽量要在松土和被振动表土层展开夯击。

表1 强夯参数一览表

夯击类型 夯击能（kN·m） 夯锤重（t） 夯锤落距（m） 夯点间距（m） 夯击遍数（遍） 夯击次数（击/点）最后两击平均沉降量（cm）点夯 2250 15 15 6 2 10 5～8 ≤5满夯 1200 12 10 1 2～3 ≤2

4 强夯法的应用效果

在对该项工程项目实行强夯法时，从强夯后的地面算起，强夯后达到效果为：0～500cm深度内黄土湿陷系数均δs＜0.015；压实度0～100cm深度均达到93%～96%，100～300cm深度应达90%以上，300cm以下深度应达85%以上；在300cm以下的地基土，虽然各项指标都能够借助强夯得到改善，但土体性质不会出现较大的变化。强夯后地基总的平均沉降量在80±3cm，然后分层回填土至原地面标高。达到了预期效果。

5 结束语

总而言之，在利用强夯法对湿陷性黄土地基进行处理后，该地基自身承载力能够达到230～245kPa，有效的加固深度能够达到5m左右。因此，强夯法在处理湿陷性的黄土地基问题时，可以有效消除黄土本身的湿陷性，让经过该方法处理后的地基承载力得到极大提升，提高相应工程建筑项目的使用性能，但强夯法震动较大，会对周边建筑物造成破坏，在周围有建筑物的时候不适用。

参考文献：

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中图分类号：TU475+.3

文献标志码：A

文章编号：1006-6012（2017）11-0052-02

作者简介：董永超（1987-），男，中级职称，研究方向：公路工程。