强夯法处理湿陷性黄土地基的试验研究

陆伟伟 元丽强 胡一坦 许 琨

（中国建筑一局（集团）有限公司，北京 100161）

强夯法处理湿陷性黄土地基的试验研究

陆伟伟 元丽强 胡一坦 许 琨

（中国建筑一局（集团）有限公司，北京 100161）

通过对比分析强夯后夯点与夯区外的现场及室内试验结果，得出单击夯沉量随夯击次数的增加逐渐减小，并逐渐趋于稳定。根据夯点下土体变形分析可得，夯击能主要消耗在土体的竖向压缩变形上，侧向挤出量不大。试验夯点相对于夯区外土体的参数有较大改善，使土体压缩，增加其承载性能，同时随着深度的增加各参数提高幅度逐渐减小，夯点与夯区外逐渐趋于相同，说明在强夯过程中夯击能量逐渐消散。实测数据具有科学价值，能为学者今后的研究提供有意义的参考。

地基处理；强夯法；压缩变形；影响深度

1 强夯法的概念及其研究概况

强夯法是用起重机械反复将质量一般为10～60t的夯锤提升到10～40m的高度后松开夯锤使其自由落下，这样就能给地基一定的冲击和振动，使地基的压缩性得到显著降低、承载力明显提高，从而改善地基性能，因此工程界也将强夯法称为动力固结法［1］。该法由法国梅那公司于1969年提出。强夯法凭借其范围广、节约材料、工期短、设备简单、费用低等优点，在国外得到了广泛应用［2］。但目前，尚未形成一套成熟的理论和设计计算方法，其施工参数一般通过试夯来确定［3］。詹金林［4］通过试验分析，总结了强夯法处理沙漠土的一些规律。水伟厚［5］通过承载板试验得出：夯点与夯间地基土的密实度基本一致，无需过大增加荷载板的面积。张继文［6］通过试验研究探讨了湿陷性黄土的含水量对强夯效果的影响，同时也探讨了地层层序等工程地质条件差异对强夯主加固深度的影响。

本文以湿陷性黄土地区洛阳某新建电厂强夯试验为依托，通过不同参数条件下强夯试验结果的对比，对强夯后土的物理力学参数、夯沉量及黄土湿陷性消除等情况进行分析，探讨各因素对黄土地基加固效果的影响，得出相关结论，并提出个人见解，为将来强夯法在试验地区的应用提供工程经验。

2 试验概况

根据试验场地岩土工程勘察报告，该场地基土自上而下共分6个工程地质单元层。表1依次为2-6层土的主要物理力学特性指标。

表1 各层土主要物理力学特性指标

试验场地地下水在自然地面下46m左右，地下水年变幅在1～2m，丰水季节场地最高平均稳定水位按地面下42m左右考虑，不需考虑孔隙水压对强夯效果的影响。

3 试验目的及试验参数

3.1 试验目的

根据设计要求采用强夯处理，通过强夯处理后达到达到以下目的：①有效影响深度不小于7m；②消除影响深度范围内湿陷性黄土的全部湿陷性；③通过强夯使地基土的承载力、物理力学指标以及非均匀性得到提高与改善；④通过强夯试验，采用不同能级、夯击次数等变量，测出有关土层的物理力学指标和消除湿陷性的数据，确定最佳夯击能，为强夯处理地基选择合适的参数。

3.2 试验布置及参数

图1 夯点布置（单位：cm）

按照需要事先确定的合理施工参数要求，根据不同夯击能量、不同间距、不同夯击次数等诸多因素，试验区按夯点中心间距6m，成梅花形布置夯点25个，夯击面积421m2。试验区夯点布置图见图1所示。夯击能：分1 800kN·m和2 500kN·m两种，各夯点夯击数：分8击和12击两种。

4 强夯试验结果分析

4.1 试验区夯沉量

试验过程对各种情况进行分别测量，但由于机械推土不易控制，所以按总平均沉降为39.5cm。从各点测量的夯沉量情况来看，总夯沉量随夯击次数的增加而增加，夯击次数多，累计夯沉量大，12击的夯沉量明显大于8击的夯沉量。单击的夯沉量随夯击次数的增加而减小，说明土层随夯击次数的增加逐步加密。同时，夯沉量随夯击能级的提高而加大，2 500kN·m的夯沉量明显大于1 800kN·m的夯沉量，但累计夯沉量随夯击次数增加而逐步趋于稳定，说明在夯击能一定的情况下不断增加夯击次数夯击效果并不明显。具体见图2和图3。

图2 单次夯沉量与夯击次数的关系

图3 累计夯沉量与夯击次数的关系

4.2 试验区夯点外的土体变形

根据现场测试结果可知，试验区各点在夯击过程中，夯点周围不仅没有隆起，反而随夯坑一起沉陷，使夯坑口面直径不同程度地增大。形成一个以夯坑为中心的锅底形沉陷，同时周围出现环状裂缝，缝宽为2～5mm。这说明，在夯击过程中，所产生的冲击能量主要消耗在土体的竖向压缩变形上，侧向挤出量不大。虽然对深层加固较好，但夯间特别是地表层需要通过满夯认真处理。

4.3 试验区室内试验结果分析

本试验过程中进行竖井取样，室内常规土工试验，试验结果如图4、图5、图6、图7所示。

图4 夯区外和夯点干容重对比

图5 夯区外和夯点孔隙比对比

图6 夯区外和夯点压缩模量对比

图7 夯点外、夯点及夯点间湿陷系数对比

根据试验结果可知：夯区外和夯点干重度随着深度的增加逐步趋于接近，并且夯点的干重度相比于夯区外均有大幅度提高，说明起到土体加固的作用。夯区外和夯点孔隙比随着深度的增加也逐步趋于接近，且孔隙比夯区外有较大减小。夯点和夯区外压缩模量对比分析可得，压缩模量较夯区外有较大增加，提高了土体的压缩性能。综合上述试验结果可知：试验夯点相对于夯区外土体的参数有较大改善，使土体压缩，增加其承载性能，一定范围内湿陷性得到消除；同时，随着深度的增加各参数提高幅度逐渐减小，夯点与夯区外逐渐趋于相同，说明在强夯过程中，存在一个合理的影响深度，但深度的确定还需进一步研究。

5 结论

①土层随夯击次数的增加逐步加密，夯沉量随夯击能级的提高而加大，2 500kN·m的夯沉量明显大于1 800kN·m的夯沉量，但累计夯沉量随夯击次数增加而逐步趋于稳定，这说明，在夯击能一定的情况下，不断增加夯击次数夯击效果并不明显。

②根据现场测试结果可知，试验区各点在夯击过程中，夯点周围不仅没有隆起，反而随夯坑一起沉陷，在夯击过程中，所产生的冲击能量主要消耗在土体的竖向压缩变形上，侧向挤出量不大。

③试验夯点相对于夯区外土体的参数有较大改善，使土体压缩，增加其承载性能，有效消除原有地基的湿陷性。同时，随着深度的增加，各参数提高幅度逐渐减小，夯点与夯区外逐渐趋于相同，说明在强夯过程中存在一个合理的影响深度。

［1］L Menard，Y Broise.Theoretical and practical aspects of dynamic consolidation［J］.Geotechnique，1975（1）：3-18.

［2］高广运，水伟厚，王亚凌.高能级强夯在大型石化工程中的应用［J］.岩土力学，2004（8）：1275-1278.

［3］陈文，曾金艳，张敏.影响强夯法加固效果因素的试验研究［J］.勘察科学技术，2006（2）：28-31.

［4］詹金林，水伟厚，梁永辉，等.强夯法加固沙漠土地基处理试验研究［J］.岩土力学，2009（S2）：489-493.

［5］水伟厚，王铁宏，王亚凌.高能级强夯地基土载荷试验研究［J］.岩土工程学报，2007（7）：1090-1093.

［6］张继文，屈百经，王军，等.超高能级强夯法加固湿陷性黄土地基的试验研究［J］.工程勘察，2010（1）：15-18.

Research on The Application of Dynamic Compaction Method in the Collapsible Loess Foundation Treatment

Lu WeiweiYuan Liqiang Hu Yitan Xu Kun
（China Construction First Building(Group)Corporation Limited，Beijing 100161）

Combining with the experimental results of the field test and the indoor experiment,the results showed that click tamping settlement decreases with the increase of number of dynamic compaction reduces gradually,and tends to be gradually stabilized.According to the analysis of the soilde for mation compaction the next point,tamping energy is mainly consumed in the compressive deformation of soil vertical,lateral extrusion amount is not too big.Test the compaction points are greatly improved compared to the parameters of compaction soil outside the district,the soil has been compressed,the bearing capacity increased,and each parameter increase gradually decreased with the increasing in depth.

foundation treatment；dynamic compaction；compression deflection；influence depth

TU352.1

A

1003-5168（2017）07-0109-03

2017-06-01

陆伟伟（1985-），男，本科，工程师，研究方向：建筑工程。

许琨（1989-），男，硕士，助理工程师，研究方向：岩土工程施工管理。