浅谈湿陷性黄土地基处理方案之强夯法

摘要：我国湿陷性黄土分布范围很广，在较复杂的湿陷性黄土条件下，强夯法处理湿陷性黄土地基技术具有施工简便、速度快、效果好等优点，在建设中大量运用并取得巨大的成就。本文通过工程实例进行验证，对于相近地质条件下的地基处理工程具有借鉴意义。

关键词：地基处理；湿陷性；湿陷系数；强夯法

1. 引言

地基作为接受传来荷载的土层，它的好坏直接影响整个建筑物的安危，必须牢固、稳定而可靠。在较复杂的湿陷性黄土条件下，如何选择合理的地基处理方案，减少地基处理费用，确保建筑物的安全是十分重要的。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004及以往的工程经验，目前我国使用较多的地基处理方法有垫层法、强夯法、挤密桩复合地基、桩基础等。其中，强夯法于上世纪70年代引入我国，经过三十多年的发展，已在工业与民用建筑等多种场地的地基

处理中得到了广泛应用。本文将结合工程实例，揭示强夯法处理湿陷性黄土地基的显著效果。

2. 湿陷性黄土特点及湿陷性变形

2.1 湿陷性黄土特点

湿陷性黄土在我国分布的面积很广，大致占黄土总面积的一半以上。湿陷性黄土压缩性较低、强度较高，一旦遇水浸湿后，土体结构发生迅速破坏，强度显著降低，并产生明显的附加下沉。

2.2 湿陷变形的主要判定指标

湿陷性变形是指建筑物的荷载不改变，湿陷性黄土在土体自重压力之下，或者土的自重与土附加压力的共同作用之下，遇水浸湿时产生了大量且急剧的附加下沉，通常为局部和突然发生的，且很不均匀，尤其是受水浸湿初期，一昼夜内可产生150~250mm的湿陷量。这种变形量大、发生速度快而又不均匀的变形，对建筑物产生严重的危害。因此，对于湿陷性黄土地区的建筑物，不论其地基承载力能否达到容许承载力，都应当进行地基处理，提高承载力，消除湿陷性。按现行《湿陷性黄土地区建筑规范》，黄土的湿陷性，按湿陷系数δm来进行判定。该系数大小可以反映出黄土对水的敏感程度，越大则表示土受水浸湿后的湿陷量越大，对建筑物危害也越大，相反则越小。湿陷系数δm在工程中的主要用途：（1）判别黄土是否具有湿陷性；（2）鉴别黄土湿陷性的强弱程度；（3）预估湿陷性黄土地基的湿陷量。按现行规范的规定，以0.015为判定的界限值，小于0.015定为非湿陷性黄土；大于或等于0.015则为湿陷性黄土。判定湿陷性强弱：0.015≤δm≤0.03，判定为轻微湿陷性；0.03＜δm≤0.07，判定为中等湿陷性；δm＞0.07，判定为强烈湿陷性。

3. 强夯法的加固机理及优缺点

3.1 强夯的加固机理

强夯法又称动力固结法，由法国工程师梅那在1969年首创的一种地基加固方法。此方法的实质，是将大吨位重锤起吊到一定高度后使其自由下落，在极短的时间内对地基土体施以强大的冲击能量，再经过反复冲击，以及产生的冲击波反复夯压地基土，使土体受到瞬间的加荷、卸荷以及剪切的反复作用，压缩原有土体的大孔隙结构，使土周围产生很多隙，孔隙水由此排出，土体原有的形式被破坏，重新固结后变为新的较为稳定的形式，从而提高地基土的承载力和稳定性。当前，我国用强夯法处理湿陷性黄土已取得较成功的经验，单层最大夯击能量已超过8000 KN.m，处理深度可达12米，经多层强夯处理后深度可达24~54米。强夯法的加固机理及方法进一步体现了处理湿陷性黄土的特征，在提高承载力的同时，消除黄土湿陷性。

3.2 强夯技术的优缺点

经过几十年的应用与发展，强夯法已适用于加固各类地基土，随着施工方法的改进和排水条件的改善，具有适用范围广、加固效果显著、施工设备简单、施工方便、工期短、节省材料、经济易行等优点。尽管强夯法在建设工程中被广泛使用，但也有缺点需要引起足够的注意：（1）施工中震动较大，不适用于离建筑物或构筑物比较近的区域，以50米以外为宜。（2）对土方的含水量比较敏感，若含水量高，则易造成橡皮土。（3）施工过程中，要掌握好机具稳定性，应避免重锤直接接触砖块、混凝土块等硬物，以免出现伤亡事故。

4. 工程实例

4.1 工程地质条件

场区属填方区，原地面标高811.1m~817.8m。勘察最大深度20m，表层分布有素填土，其下为第四纪坡洪积地层，主要为粉土、角砾、粉质粘土。拟建建筑物基础埋深2米，基础坐落在素填土上，该层土土质不均匀，力学性质较差，地基属不均匀地基。场地湿陷性评价：根据勘察土工试验资料分析，场地地基湿陷等级为Ⅱ级（中等）。地下水：可不考虑场地内地下水的不利影响。土的腐蚀性：场地内土层对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。地震效应：场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为7度（第一组），设计基本地震加速度值为0.15g，特征周期为0.35s，场地不

会产生地震液化。

4.2 地基处理方案分析及建议

场地整平标高按820.0m考虑，拟建建筑物基础埋深2米，基础坐落在素填土上，且下部分布具有湿陷性的粉土，建议进行强夯处理，要求消除或部分消除地基土的湿陷性，同时增强地基承载力。

4.3 设计要求

要求处理后的地基承载力特征值fak不小于160KPa，压缩模量特征值Es不小于10MPa，强夯处理范围应大于基础范围，每边超出基础外边线不小于10米，强夯处理深度为4米。在此范围内消除地基土的湿陷性。

4.3 强夯方案设计及加固效果

4.3.1 强夯方案设计

施工前，先对场地进行试夯，经检测合格后，根据试夯区的施工参数进行大范围施工。强夯施工参数的确定依据场地的地质条件，主要参数有：单点夯击能、夯击遍数、夯击间隔时间、夯点布置及夯距等。

（1）夯锤：采用锤重33T，落距18.20m。布置四个排气孔，气孔直径250mm。

（2）夯击次数：按试夯时记录的夯击次数以及夯沉量关系曲线确定，同时满足以下要求：1）采用单击夯击能量为6000KN.m，