强夯法处理湿陷性黄土公路地基的探讨及施工管理（夏云金,毛爱梅）

［摘 要］ 地基湿陷性是黄土地区影响地基稳定性的重要因素之一，是引起建(构)筑物破坏的主要形式。本文详细介绍了强夯法处理湿陷性黄土地基的技术方案以及施工过程中的质量控制与管理。

［关键词］ 强夯法 湿陷性黄土 施工管理

1 前言

强夯法［1］是1969年法国Menard技术公司首创的一种地基加固方法［2］，这种方法是用巨锤(我国常用锤重为80～250kN，世界最大锤重为2000kN)从高处自由下落(落距一般为8～40m)对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性，而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性，是一种有效的地基加固方法。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，目前，已在世界各国得到广泛应用。在我国强夯法常用来加固碎石土、砂土、非饱和粘性土、杂填土地、湿陷性黄土等类地基，广泛应用于机场跑道、高速公路、工业及民用建筑等项目的地基处理工程，并取得了显著的经济效益。

2 湿陷性黄土地基破坏机理

所谓湿陷性黄土［3］就是在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。湿陷性黄土地基在天然状态下的密度（天然容重）低，单位体积内粘土颗粒含量少,孔隙率较大（一般为35％～65％）。土体的水稳定性极差，遇水会使土粒间的毛细水表面张力丧失，在土体中起骨架作用的晶体颗粒溶解，在宏观上表现为地基表面垂直沉陷，导致建筑物、构筑物的破坏。因此，在高速公路建设中，如何控制和管理好湿陷性黄土地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对减小路基沉降、保证高速公路建成以后正常运营具有重大意义。

3 湿陷性黄土公路地基处理方案的确定

湿陷性地基处理的是否得当，关系到整个工程的质量、投资和进度。强夯法具有加固效果显著、施工便捷、节省材料、施工工期短等优点。当湿陷性黄土公路地基路段较长，需处理面积大，公路沿线外缘较近范围内无村庄，无重要构造物时，强夯法是比较理想的地基处理方法。

3.1 工程实例

某高速公路全长约60km，线路所经地区大多属湿陷性地基。地层主要为第四系晚更新统Q3eol风积马兰黄土，层厚约4.2～8.3m，该工程存在湿陷性黄土地基导致的路基不均匀沉降，稳定性相对较低，针对此工程地质特征，经多种地基处理方案比较后，选用较经济、快捷的强夯法处理。强夯试验选在K5+700～K5+860全段路基，该路段远离村落，施工条件较为理想。

3.2 强夯参数的确定

强夯施工参数应依据工程场地的土质情况和具体工程质量要求确定，主要参数有：有效加固深度、单位夯击能、夯点的布置及间距、单击夯击数及夯击遍数等。

1）有效加固深度［2］

有效加固深度既是强夯加固效果的表示，又是选择地基处理方法的重要依据，它反映了处理效果。根据我国的实践经验，修正了法国梅纳最初提出的修正公式，按下式计算公式：

式中：H——有效加固深度(m)；W——夯锤重（kN）；h为落距（m）；α——与土的性质和夯击能等因素有关的系数，一般变化范围为0.5～0.9。根据工程地质条件和设计要求，本工程α取0.45。

计算出土层的有效加固深度

2）单击夯击能［2］

锤重M(kN)与落距h(m)是影响夯击能和加固深度的重要因素，设计中按单点夯击能考虑。

E＝W×h （2）

式中：E——单击夯击能（kN·m）。本工程主夯与副夯时采用1000kN·m夯击能；满夯时则采用700kN·m夯击能。

3）夯点的布置及间距［2］

为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按三角形或正方形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。根据现场实际情况，本工程采用正方形布置。主夯与副夯时夯点间距采用4.0m；满夯时夯点彼此搭接采用1/4夯锤直径。

4）单点夯击数及夯击遍数［2］

夯击遍数应根据地基土的性质、夯击功能与有效加固深度确定。本工程单点夯击数采用7击，夯击遍数为三遍。

第一遍：主夯，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击7击；

第二遍：副夯，在各主夯点位中间穿插进行，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击7击；

第三遍：满夯，采用夯点彼此搭接1/4夯锤直径连续夯击。满夯的目的在于将场地表层松土夯实。

5）处理范围

本工程强夯处理的加固宽度到路堤坡脚以外每侧3m。

3.3 工后检测

试验段施工结束7d后，进行湿陷系数、土的干密度检测，以判定夯后效果。在探井中人工采取原状土进行室内土工试验，测定土的湿陷性及干密度。湿陷性采用固结仪检测，干密度以环刀法检测。平均湿陷系数检测结果见表1。平均干密度检测结果见表2。

经强夯处理后，湿陷性系数及干密度均能达到设计要求指标。

4 强夯法处理湿陷性黄土地基的质量控制与管理

4.1 施工单位的选择［4］

对参与施工的强夯施工单位，要先审查其施工资质、信誉和业绩，任何单位不得将强夯分包给个人施工。各中标单位将经初步筛选合格的施工队伍形成书面推荐报告，经驻地监理审核后，上报主管部门，经批准后方可进场。进场后不得再分包或转包，否则，驻地监理工程师将责令分包单位立即退场，损失自负。

4.2 施工准备

施工前必须收集并熟悉相关资料，包括工程地质勘察报告，施工场地范围内地下坑穴普探图，强夯设计图及相关要求。

施工单位应编写施工组织设计或施工计划，经驻地监理组审查后，提出书面审查意见，报总监代表审批同意方可施工。

4.3 施工管理

(1）施工单位要熟悉施工图纸，理解设计意图，按设计图编制夯点号图，编号图要清晰、规范、科学；

(2）施工单位必须制定严格的安全管理措施，现场操作人员必须戴安全帽，并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作人员、过往行人和过往车辆的安全；

(3）施工单位要按要求选用适宜的强夯机械并对其进行编号；

(4）施工单位要制定施工要点供现场施工人员执行；

(5）施工前用应测量场地整平标高；

(6）夯锤必须过磅称重，夯击能在强夯施工前必须检测，并满足设计要求。每夯击100次，用皮尺量一次夯锤落距；

(7）在强夯区内的构造物必须在强夯完成后，才能进行构造物的下部施工；

(8）施工技术人员要认真做好强夯记录，记录要求清楚、真实，能反映每个夯点的施工情况；

(9）及时排除夯坑内及场区内积水；

(10）施工人员必须注意观察已处理路段，发现异常情况及时报告现场监理和有关部门。

5 夯后湿陷性黄土地基的质量检验评定

5.1 基本要求

强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行，以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。

5.2 实测项目检验评定

实测项目检验评定，应按强夯处理质量要求进行评定，打分。

5.3 外观鉴定

(1)夯前场地必须清表、整平，无明显凸凹点，整平不符合要求，扣2分；

(2)夯坑内积水应及时排除，不符合要求扣2分；

(3)夯后场地应平整，无局部隆起，不符合要求扣2分。

5.4 分项工程质量等级评定

(1)分项工程评分在85分及以上者为优良；70～85分者为合格；70分以下者为不合格。

(2)若标贯击数、瑞利波检测不合格时，则该分项工程不合格，可进行二次加固处理，再重新评定其质量等级。

6 结束语

在济邵、济洛等高速公路湿陷性黄土地基强夯加固的施工实践中，采取了科学的管理方法，同时严格按有关质量要求和“施工指导意见”进行控制，选择合适的强夯参数指导施工，使强夯法处理湿陷性黄土地基段达到了设计要求，从已建成的高速公路处理路段的工后路基沉降观测看，处理段湿陷性地基强夯加固达到了预期目的。

强夯法虽然具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行、节省材料和施工工期短等优点，在工程实践中已被证实是一种较好的地基处理方法，但目前仍没有一套成熟的理论和计算方法，因此只有根据现场的地质条件和工程使用要求，试夯后选用最优的强夯参数，才能达到既经济有效又安全可靠的目的。

参考文献

［１］ 中华人民共和国行业标准,《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）,北京：中国建筑工业出版社,2003.1:117-123

［２］ 陈希哲，《土力学地基基础》（第四版），北京：清华大学出版社，2004.4：422-428

［３］ 中华人民共和国国家标准，《 湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025-2004)，北

京：中国建筑工业出版社，2004.8：126-128

［４］ 崔大伟，刘祥勇，《强夯法处理液化地基的施工管理》，2004年12月