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强夯法在湿陷性黄土地基中的应用探讨

更新时间: 2023-01-23

强夯法处理地基是20世纪60年代由法国Menard技术公司首先创用的，这种方法是将很重的锤（一般为100～400kN）从高处自由落下（落距一般为6～40m）给地基以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。此法**初仅用于加固砂土和碎石土地基。经过十几年的应用与发展，它已适用于加固从砾石到黏性土的各类地基土，这主要是由于施工方法的改进和排水条件的改善，强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。
　　黄土作为形成地表覆盖层的次生物质，其分布相当广泛。在我国黄土覆盖面积多达60万km2，占国土面积的6%以上，其中西北黄土高原是我国湿陷性黄土**集中的地区。因此，对湿陷性黄土的处理以及技术、经济上的探讨，是一个既现实而又迫切需要解决的问题，强夯法处理湿陷性黄土地基技术在建设中大量运用并取得巨大的成就。
　　1　强夯加固湿陷性黄土的作用机理
　　黄土是由沙砾、粗粉粒、大孔隙胶结构组成，黄土湿陷性是由于水和外力的作用产生的显著附加下沉。强夯是将大吨位重锤起吊到一定高度后自由落下，在极短时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，反复冲击及其产生的压缩波、剪切波和瑞利波，使土体受到瞬间的加荷（受压）、卸荷（受拉）及剪切的反复作用，土中孔隙压缩，同时土体周围产生裂隙，孔隙水顺利排出，土体迅速固结，使土粒原有的接触形式破坏而产生位移，变为新的较为稳定的接触形式，从而达到增加土体密度、提高强度的目的。
　　2　强夯施工步骤
　　2.1　认真调查，确保强夯场地范围内的地下无构筑物。清除地表土，清除范围为路基坡脚外2～3m。整平后在场地上标出**遍夯点的位置，点位偏差控制在±20cm范围内，并测量场地高程。
　　2.2　起重机就位，使夯锤对准夯点位置，测量夯前锤顶高程。
　　2.3　将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程。若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，及时将坑底整平。
　　2.4　重复2.3，完成一个夯点的夯击，即每个夯点夯6击。除满足**2击平均夯沉量不大于50mm外，还要求总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90%。
　　2.5　换夯点，重复2.2至2.4，直到完成第1遍全部夯点的夯击。用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。
　　2.6　在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成第2，3，4遍夯击。
　　2.7　选用锤质量为3t、落距为6m进行低能量满夯2遍，将场地表层松土夯实，要求后一遍与前一遍错开半夯；**测量夯后场地高程。
　　2.8　灰土封闭。在基底地面铺设一层0.20m厚2：8灰土。施工时，石灰撒入土中，不洒水进行初拌，拌匀后应闷料8～12h，再进行洒水复拌，拌匀后即整平、压实；待强度检测合格后在灰土垫层上铺设一层防渗复合土工膜。
　　2.9　边坡加固。路基面下0.60m处铺设双向精编土工格栅，土工格栅每层垂直间距为0.50m，**上两层沿平面铺通，其余各层深入路堤边坡宽度2.50m，格栅距边坡线的距离不小于0.10m，土工格栅对应伸长率为10%时，纵横向抗拉强度不小于25kN/m。坡面液压喷播植草防护。
　　3　强夯施工监测
　　强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外，还派有专人负责施工过程中的监测工作。
　　3.1　夯锤使用过久往往因底面磨损而使质量减小，落距未要求情况在施工中也常发生，这些都将影响单击夯击能，因此，开夯前必须检查夯锤质量和落距。
　　3.2　强夯施工中夯点放线错误情况常有发生，因此，在每遍夯击前，对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯及时纠正。
　　3.3　由于强夯施工的特殊性，各项参数和施工步骤在施工结束后往往很难进行检查。在施工过程中，认真记录每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量等施工情况。
　　4　施工注意事项
　　4.1　现场试夯确定**夯击次数时，除**2击平均夯沉量满足要求外，夯坑周围不应发生大的隆起。
　　4.2　当原地面含水量较大时，夯击前在该段落铺垫10～20cm厚的碎石。
　　4.3　强夯不宜在冬季施工。
　　4.4　加强强夯安全措施，确保施工人员安全。
　　5　强夯法处理湿陷性黄土的几点体会
　　5.1　强夯法和换土法、灰土挤密桩、灰土井桩、灌注桩比较，有其独特的优点，尤其适于土质结构不均匀、土质情况差异的地基，更安全可靠。更重要的是强夯法处理湿陷性黄土地基是**经济、**有效、速度快的一种方法。
　　5.2　对地基持力层为粉质黏土，饱和度大于60%，含水量大于塑限含水量3%，按规定不宜采用强夯时，认为采取如下处理措施，可进行强夯法施工。根据土质情况，进行人工成孔，做直径为300m的3：7或2：8灰土柱，灰为生石灰，土的干容重为1.60～1.70g/cm3左右，桩孔的深度为夯实厚度的1.20～1.50倍，桩孔的布置为三角形或梅花形，间距由计算而定（使其含水量降至17%的**含水量），人工填实即可。然后再进行强夯施工，可达到理想的效果。
　　5.3　强夯法在处理多层建筑软弱地基时在国内已取得不少经验，但对高层建筑尚未统一认识。
　　5.4　强夯法适合于连片开发的建筑群，应统一施工，不宜同时使用几种方法进行穿插施工，若同时使用，互相影响较大。采用强夯法施工，要求在作小区详细规划的竖向设计时，必须考虑强夯的夯沉量影响，因为强夯后场地标高（自然地势）有所降低。
　　5.5　由于强夯法在施工过程中，重锤下落时(约隔3min)要产生持续0.50～1s的地基振动。这种震波对邻近一定范围内的建筑物是没有损伤的。但其产生的噪音对附近居民有一定的影响，以适于建设现场的公害控制值75dB作为标准时，那么施工地点应离开住宅50m以外为宜。
　　6　结语
　　强夯法不仅能提高地基土的强度，降低其压缩性，还能改善抗振动液化的能力和消除土的湿陷性，因此它不仅适用于处理碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土和素填土地基，还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基

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