谈强夯在湿陷性黄土高填方地基处理中的应用

李　萍

(山西机械化建设集团有限公司，山西 太原　030009)

1　我国现状

随着建设用地日益紧缺及宏观控制，建设工程场地越来越差，高填方场地尤为突出，特别是湿陷性黄土填方在我国北方地区广泛分布。湿陷性黄土天然状态下强度较高，压缩性小。但如果作为地基基础具有极大的危害性。其原因主要是湿陷性的黄土如遇水浸湿后，严重破坏其结构，随着土体收缩变形，其强度也随之迅速下降。我国黄土地区面广，其中湿陷性黄土约占3/4，主要分布于陕西，山西，宁夏,青海,甘肃等地区。在这些湿陷性黄土地区，地基土浸水后产生下沉，造成建筑产生裂缝，影响使用，甚至坍塌的重大事故，造成巨大损失。

湿陷性黄土高填方地基传统处理方法一般分为换填碾压法、强夯夯实法、挤密桩法、灌注(预制)桩法、预浸水法。

分层碾压法进行处理，此方法对回填料的级配、含水率及分层厚度要求严格，对施工和管理精细化程度要求高。同时分层碾压的压实功能很小，对两侧坡壁之间形不成嵌固和咬合，碾压区与原土交接处不易处理，易形成加固薄弱区，对高填方地基的稳定性不利，并且采用碾压的方法对原地面的处理没有明显效果，不能消除原地面湿陷性。因此，分层碾压压实法处理湿陷性黄土高填方地基，不容易满足场地整体地基处理要求。另一方面高填方区占地面积巨大，场地的回填厚度大，容易产生不均匀沉降和湿陷性沉降。同时场平地基处理的土方回填工程量大，工序复杂、工期较长，碾压法施工都难以满足工程要求。

2　强夯法优点

目前湿陷性黄土高填方施工主要采用分层强夯，目的就是要消除沉降提高地基耐力。

强夯法对于处理黄土的湿陷性及场地整体不均匀沉降是目前应用较广的，施工简便、快捷、处理后地基效果好。但直接采用强夯法在湿陷性黄土高填方工程进行施工具有一定局限性，如回填区原地面土层的湿陷性处理、回填湿陷性黄土的含水率达不到最优含水率、强夯处理不能完全消除回填土的湿陷性、边坡区域与回填区域搭接不好容易产生不均匀沉降等质量问题。针对以上问题，在强夯施工过程中对工艺进行改造，如通过试夯确定最佳强夯能级及分层厚度；必须根据现场土体含水量大小确定是否可以直接强夯；做好地表水及地下水的排渗水措施；做好填方边坡与回填强夯区的过渡处理。

近几年来，强夯法以其处理地基施工简便、速度快、效果好、造价低等优点，在全国湿陷性黄土地区得到广泛应用和推广，处理后湿陷性黄土地基效果也十分明显。

3　施工步骤

3.1　施工工艺流程

原地面清理→原土基强夯处理→原地面排水盲沟的设置→原土基与填筑体接触面的处理→填筑体处理→填筑体与坡面搭接区的处理→检测验收。

3.2　施工方法

3.2.1原地面清理

对施工区域内的草、树木、种植物、树根，施工前要清空干净符合设计要求。

3.2.2原土基强夯处理

回填区原地面湿陷性黄土在上部土体压力作用下会沉陷，对后期高填方填筑体的工后沉降量、整体稳定影响大，故必须对原地面处理。

当回填区底部为裸露的岩石，不需要进行处理可以作为基础使用，当底部为湿陷性黄土存在湿陷性时，应当进行原地面强夯处理。

处理方法：对回填区底部及两侧进行挖填平整，形成工作面后对沟底原地面进行强夯处理。

对原地面进行强夯加固处理，强夯能级依据湿陷性黄土厚度不同，选择2 000 kN·m～12 000 kN·m能级强夯进行加固处理，主夯点按梅花形布置10击～15击，满夯每点夯击数为3击～5击，锤印搭接1/4；按设计及试夯结果确定。

3.2.3原地面排水盲沟的设置

在原土基处理后，并在高填方地基填筑前，对存在地下水径流和泉眼出露处，应采用排水盲沟将水引出填筑区域之外，以免造成填筑体浸水后软化，从而影响高填方地基稳定性。排水盲沟应沿填方区域内原有沟谷、泉眼出露处，按流向、汇水面积等布置盲沟的位置、断面尺寸和走向。盲沟的材料采用质地坚硬不均匀系数为1～2的块石、碎石、卵石等，和符合要求的土工布。盲沟的排水纵向坡度不小于0.5%。盲沟的进水口处采用土工布全断面包裹，出水口处应做好与填筑区域外排水沟的连接，确保排水顺畅。严禁出水口处在高填方坡角处散水，以防排水冲刷高填方坡角。

3.2.4原土基与填筑体接触面的处理

原土基与填筑体接触面处理的好坏，也直接影响场地的稳定性。若接触面处理得好，就消除了填筑体沿结合面滑动的可能性。

原回填坡面与填筑体接触面的处理，在顺坡向回填区，结合原土基处理和地形情况，在填方高度0 m～10 m之内，采用1∶1比例，开挖成倒坡台阶，台阶宽度不小于2.5 m，以满足最少一排夯点的施工宽度。在填方高度10 m以上时，采用1∶2比例，开挖成倒坡台阶，然后进行原土基强夯。

高填方边坡大都采用坡率法放坡处理，坡面区采用分层碾压法。由于在施工过程中，强夯产生振动和侧挤，会对边坡的施工和稳定产生影响。因此，在施工中，先进行大面积的填筑体强夯施工，随后进行坡面区的施工。

为将坡面区与强夯填筑区的搭接处理好，将强夯填筑区的边坡挖成台阶(台阶高宽比按1∶1)，与坡面区搭接碾压，一方面可使得两个区形成一体；另一方面，由于强夯填筑区在强夯时，最外一排夯点距填筑带边坡坡肩需要一定的距离，因此在强夯填筑区与坡面区之间形成一个强夯盲区。针对这样的强夯盲区必须及时施工改造，施工完成后对其密实度、强度重新检测，必须与施工设计要求一致方可。这个区域就是坡面碾压区与强夯填筑区之间的搭接区。搭接区也采用强夯处理，称为搭接夯区，搭接夯区分层厚度较填筑体降低一半，同时强夯能级降低一半，以后坡面区的增高均按上述方法进行，从而使得坡面区与强夯填筑区形成完整的高填方边坡体。

3.3　分层回填强夯施工

3.3.1高填方强夯分层厚度的确定

根据规范强夯的有效加固深度及设计要求的夯后地基承载力特征值及试夯后结果来确定回填土强夯分层厚度。考虑到高填方地基的整体性和稳定性，上层夯点的有效加固深度要延伸进下层一定深度，以形成有效的夯点位置加固区域在层与层之间的嵌固和咬合。分层厚度一般以6 m～7 m一层为宜。

3.3.2强夯参数

根据地勘结果结合施工现场情况选取有代表性的区域600 m2～800 m2进行回填土的试夯，待强夯结束15 d左右后，进行检测，并与夯前检测土力学指标对比，检验强夯后效果，最终确定回填土采用能级、布点间距、分层厚度等参数。

3.3.3高填方强夯施工工艺

施工方法为分层回填、分层强夯，每6 m左右进行一次强夯处理，按照由下而上的原则分层施工。其工艺的确定方法为：

1)确定强夯能级：参考因数是填料性质、各能级强夯的加固深度。分层厚度：6 m左右，强夯能级：6000 kN·m左右。

2)主夯点：布置：等边三角形，主夯点间距：6 m，主夯点夯击数：≥12击，最后二击平均夯沉量不大于10 cm。

3)夯击能：2 000 kN·m，每点夯3击～5击，锤印搭接1/4。

4)整平场地：各遍夯后，利用推土设备推平夯坑。

5)在进行回填及强夯施工前必须由第三方进行检测，并得到各项检测结果合格后方可进行。

4　工程实例实施效果

以某场平工程为例:占地面积72万m2(南北向长:1.4 km，东西向宽:0.7 km)，施工方法：开挖回填方式。西区场地将原有的沟回填形成厂区，沟口位置回填高度达到72 m，边坡高度57 m。

回填区沟底部设置2 m厚盲沟，盲沟采用渗水土工布包裹四周卵砾石中心大块石的施工方法，盲沟两侧及上部采用卵砾石回填形成的渗层，渗层上部为回填土层，回填土与基岩之间为2 m厚的碎石过渡层，碎石过渡层与渗层和盲沟连接，保证地表水及裂隙水的排水畅通。

湿陷性黄土回填强夯具体数据如表1所示。

表1　湿陷性黄土回填强夯数据表

施工期间第三方检测单位对某煤油气资源综合利用项目场平地基处理工程西区强夯地基湿陷性黄土高填方地基的强夯效果进行了跟踪检测，地基承载力等各项检测指标均符合设计要求。

5　经济效益

采用高填方地基强夯处理法，地基加固效果显著，很好的解决了高填方回填地基的排渗水、地基承载力、回填土质的湿陷性以及回填土密实的均匀性等问题，使高填方地基获得了较高的地基承载力和密实度。且方法具有设备简单，施工快捷和节省投资等优点，具有良好的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]宋秋明.原位测试技术在检验强夯加固地基中的应用[J].山西建筑,2009，35(25)：128-129.

[2]周健,史旦达,贾敏才,等.低能量强夯法加固粉质黏土地基试验研究[J].岩土力学，2007(11)：81-82.

[3]郑卫锋,贾金青.强夯法加固填海区深填路基的试验研究[J].工程勘察，2007(6)：59-60.

[4]石刚,支喜兰,谢永利,等.冲击压实和强夯加固地基效果分析[J].交通运输工程学报，2006(4)：36-37.

[5]吕秀杰,龚晓南,李建国.强夯法施工参数的分析研究[J].岩土力学，2006(9)：18-19.