摘　要：我國(guó)北方地區(qū)大量分布著濕陷性黃土，強(qiáng)夯法是濕陷性黃土地基中主要地基處理方法之一,本文主要分析介紹了山西濕陷性黃土的分布以及強(qiáng)夯法在濕陷性黃土路基處理中的加固原理、施工工藝。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法;濕陷性黃土;地基處理

一、濕陷性黃土的工程特性

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，在一定的壓力下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉，故在濕陷性黃土場(chǎng)地上進(jìn)行建設(shè)，應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對(duì)不均勻沉降限制的嚴(yán)格程度，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對(duì)建筑產(chǎn)生危害。

二、全國(guó)及山西地區(qū)濕陷性黃土的分布

濕陷性黃土在我國(guó)分布較廣，面積約45萬(wàn)km20按工程地質(zhì)特征和濕陷性強(qiáng)弱程度，可將我國(guó)濕陷性黃土分為7個(gè)分區(qū)：①隴西地區(qū)。濕陷性黃土層厚度通常大于10m，地基濕陷等級(jí)多為三四級(jí)，對(duì)工程危害性大。②隴東陜北地區(qū)。濕陷性萬(wàn)方數(shù)據(jù) 黃土層厚度通常大于lOm，地基濕陷等級(jí)多為三四級(jí)，對(duì)工程危害性大。③關(guān)中地區(qū)。濕陷性黃土厚4--12m，對(duì)工程有一定危害。④山西地區(qū)。濕陷性黃土厚2—16m，地基濕陷等級(jí)一般為二、三級(jí)，對(duì)工程有一定危害。⑤河南地區(qū)。濕陷性 黃土厚4--8m，一般為非自重濕陷性黃土，對(duì)工程危害性不大。⑥冀魯?shù)貐^(qū)。濕陷性黃土厚2—6m，非自重濕陷性黃土，地基濕陷等級(jí)為一級(jí)。⑦北部邊緣地區(qū)，包括晉陜寧區(qū)與河西走 廊區(qū)。非自重濕陷性黃土。地基濕陷等級(jí)為一二級(jí)。

山西省黃土濕陷性地區(qū)主要分布如下:①輕微濕陷性黃土區(qū):主要分布在省內(nèi)中部盆地及山間小盆地內(nèi)。②中等濕陷性黃土區(qū):主要分布在呂梁山以西的黃土高原區(qū)、大同盆地、忻州及太原盆地的丘陵地帶,此區(qū)分布面積較大,占全省黃土分布面積的70%以上。③強(qiáng)烈濕陷性黃土區(qū):主要分布在運(yùn)城盆地的萬(wàn)榮、臨猗、聞喜及太原市、離石市部分地區(qū),分布面積較小。④自重濕陷性黃土區(qū):分布很不均勻,主要有4個(gè)地區(qū),即臨汾市東部浮山一帶,長(zhǎng)治、壺關(guān)、潞城一帶,絳縣一帶,太原榆次一帶。濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土,具有大孔和垂直節(jié)理,在天然濕度下,其壓縮性較低,強(qiáng)度較高,但遇水浸濕后,土的強(qiáng)度顯著降低,在附加壓力或附加壓力與土的自重壓力下引起的濕陷變形,是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形,對(duì)建筑物的危害性大。

三、濕陷性黃土的成因分析

黃土發(fā)生濕陷的內(nèi)在原因是黃土的結(jié)構(gòu)特征和其物質(zhì)成分，外在的條件為水的浸濕。隨著含水量的減少土粒彼此靠近，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細(xì)水的聯(lián)結(jié)力逐漸加大。這些因素都增強(qiáng)了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體在自重壓密，從而形成以粗顆粒為主體骨架的多孔隙結(jié)構(gòu)。由于膠結(jié)物的凝聚和結(jié)晶作用、共用結(jié)合水的聯(lián)結(jié)作用以及毛細(xì)作用、負(fù)孔隙水壓力作用等，使黃土地基表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度和抵抗壓縮變形的能力。當(dāng)黃土受水浸濕或在一定外部壓力作用下受水浸濕時(shí)，結(jié)合水膜增厚并楔入顆粒之間，于是結(jié)合水聯(lián)系減弱，鹽類溶于水中，各種膠結(jié)物軟化，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低或失效，黃土的骨架強(qiáng)度降低，土體在上覆土層的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同作用下，其結(jié)構(gòu)迅速破壞，大孔隙塌陷，導(dǎo)致黃土地基附加的濕陷變形。這就是黃土產(chǎn)生濕陷現(xiàn)象的內(nèi)在過(guò)程。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土兩種。前者是指在上覆土自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基;后者是指只有在大于上覆土自重壓力下受水浸濕后才會(huì)發(fā)生濕陷的濕陷性黃土地基。

四、強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基中的應(yīng)用

濕陷性黃土地基處理的方法有很多，如換填法、預(yù)壓法、 強(qiáng)夯法、深層擠密法、化學(xué)加固法、托換法以及土工合成材料 的運(yùn)用。進(jìn)行地基處理時(shí)，必須結(jié)合具體情況因地制宜，慎重選擇，通過(guò)技術(shù)比較后合理選用。在此，僅介紹強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用。

4.1強(qiáng)夯法加固機(jī)理。地基處理的目的是改善土的力學(xué)性能及自身結(jié)構(gòu)，降低土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生。強(qiáng)夯法就是針對(duì)濕陷性黃土的特性，采用起重機(jī)將大噸位的夯錘提升到一定高度，使其自由下落.通過(guò)對(duì)地基施加很大的沖擊能。使地基強(qiáng)度提高，土的壓縮性降低，消除黃土的濕陷性，以達(dá)到地基加固的目的。重錘沖擊致使土顆粒破碎或產(chǎn)生相互之間的相對(duì)移動(dòng)，使微結(jié)構(gòu)破壞，從而使土顆粒孔隙中的氣體被迅速排出或壓縮，孔隙體積減小，從而形成較密實(shí)的土體結(jié)構(gòu)。

4.2相關(guān)技術(shù)參數(shù)的確定。(1)夯擊能選擇。采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地區(qū)特殊路基，應(yīng)先在場(chǎng)地內(nèi)選擇有代表性的地段進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工，試夯的主要目的是為了在正式施工前，對(duì)原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正及指導(dǎo)大面積施工。按照Menard修正公式，采用下式計(jì)算： 式中：H——加固深度;W——錘重;H——落距;α——修正系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料及相應(yīng)的土工試驗(yàn)結(jié)果，確定加固深度H。由此確定強(qiáng)夯處理的夯擊能。

(2)夯點(diǎn)布置。一般按正方形或梅花形網(wǎng)格排列，其間距為5m～15m。濕陷性黃土可以一個(gè)夯位緊接一個(gè)夯位排列成正方形網(wǎng)點(diǎn)，其橫邊至邊間的距離可定為B/4，其中B表示方錘的底面邊長(zhǎng)或圓錘的底面直徑。(3)各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)。確定各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)應(yīng)符合下列任一條件：①土體的豎向壓縮最大而側(cè)向移動(dòng)最小;②最后一擊的夯沉量或最后兩擊夯沉量之差小于試夯所確定的數(shù)值。濕陷性黃土場(chǎng)地上各夯擊點(diǎn)的夯擊數(shù)可按最后一擊夯沉量等于3cm～6cm來(lái)確定，一般為6擊～9擊。(4)夯擊遍數(shù)。稍濕的濕陷性黃土沒有或有很少自由水，在強(qiáng)夯過(guò)程中不存在孔隙水壓力消散的問(wèn)題。因此，無(wú)需像夯擊飽和土那樣要采用間歇多遍的夯擊方式，可以在一個(gè)夯位上連續(xù)夯到所需的擊數(shù)而后再移到次一個(gè)夯位上，依次一遍夯成。

4.3 強(qiáng)夯施工工藝流程：(1)場(chǎng)地平整，清除表層土，進(jìn)行表面松散土層碾壓，修筑機(jī)械設(shè)備進(jìn)出道路。(2)施工場(chǎng)地周邊做截、排水溝以確保場(chǎng)地排水通暢防止積水。當(dāng)遇地表層為細(xì)粒土，且地下水位高的情況，有時(shí)需在表層鋪0.5～2m左右厚的松散性材料或人工降低地下水位。(3)若鄰近有建筑物，先在靠建筑物一側(cè)挖減振溝或其他防振措施。(4)測(cè)量放線，定出控制軸線、強(qiáng)夯場(chǎng)地邊線并在不受強(qiáng)夯影響地點(diǎn)，設(shè)置若干個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。(5)夯錘進(jìn)場(chǎng)時(shí)進(jìn)行過(guò)磅秤重，按設(shè)計(jì)要求的夯擊能計(jì)算落距，夯前對(duì)落距高度在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)定。(6)在整平后的場(chǎng)地上標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程。(7)起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置。(8)將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤。測(cè)量錘頂高程，若發(fā)生坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。(9)重復(fù)步驟8，按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。(10)換夯點(diǎn)，重復(fù)上述步驟7至9，直到完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。(11)用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程。(12)在規(guī)定的間隔時(shí)間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。

4.4 強(qiáng)夯時(shí)必須注意的問(wèn)題。首先應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)試夯;其次，強(qiáng)夯施工時(shí)，應(yīng)考慮含水量大小，如含水量適中，可直接強(qiáng)夯，否則應(yīng)采取相應(yīng)的措施后再夯實(shí);第三，注意夯實(shí)時(shí)間間隔。

五、結(jié)語(yǔ)

采用強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土可節(jié)約資金，加快施工速度，縮短建設(shè)周期，強(qiáng)夯法不僅可消除地基的濕陷性，而且可提高地基的承載力，但目前強(qiáng)夯法的理論并不成熟，必須采用現(xiàn)場(chǎng)沖抓錐在鉆(沖)孔灌注樁施工中的應(yīng)用。

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