侯燕梅 楊衛(wèi)紅

（太原市建筑設計研究院 山西省太原市 030002）

0 前言

濕陷性黃土在山西東山分布較廣且較厚，其特性是在一定壓力下受水浸濕后，土結構迅速破壞并產(chǎn)生顯著不均勻沉降。在大面積建筑物的建設的區(qū)域，這種不均勻沉降會使建筑物及周邊道路發(fā)生不均勻下沉及開裂等危害。為避免造成工程危害規(guī)范規(guī)定對濕陷性黃土地基應進行加固處理，其方法較多，其中強夯法以原理直觀、設備簡單、適用速度快、范圍廣、效果好、經(jīng)濟等優(yōu)點成為地基加固方法中行之有效的方法之一。現(xiàn)就強夯法在山西某高校新校區(qū)的場地處理中的應用進行相關介紹與分析。

1 工程概況

擬建場地地貌單元為黃土丘陵。場地內地形高差較大，東北角地勢較高，西南角地勢較低，高差為52.7m左右。場地處理深度范圍內場地地基土分別為第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q42ml）、上更新統(tǒng)風積層（Q3eol），地層主要以素填土、濕陷性粉土。

2 濕陷性黃土的特性及強夯處理深度

該場地內的濕陷性粉土呈褐黃色，含云母、煤屑、氧化物等。稍濕、稍密狀態(tài)，具中壓縮性，壓縮系數(shù)a1-2介于0.152～0.488MPa-1之間，平均值為0.314MPa-1。標貫試驗實測擊數(shù)N值5.0～14.0擊，平均8擊。該層土的濕陷系數(shù)為0.073～0.149，濕陷性程度中等～強烈，自重濕陷系數(shù)為0.019～0.073，場地為自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅲ～Ⅳ級。該層濕陷性土的物理力學性質表詳見表1。

表1 場地內擬處理濕陷性粉土的物理力學性質

該場地為自重濕陷性場地，場地內的道路、管線及綠化區(qū)域的地基都需采取部分消除濕陷性的措施。綜合考慮場地內現(xiàn)狀、地層情況及經(jīng)濟性等方面，該場地內采用強夯處理。依據(jù)《濕陷性黃土場地勘察及地基處理技術規(guī)范》（DBJ04/T 312—2015）第6.1.5條，該場地綠化區(qū)域應有4m以上的非濕陷土層，道路、管線與管溝底部應有2m以上的非濕陷土層，且部分管線選擇下埋在道路底部，則考慮地基處理厚度分別如下：綠化區(qū)域和道路及管線部分處理厚度為4～5m。

3 強夯方案設計

在工程建設中強夯法施工時應將土料的含水量控制在最優(yōu)含水量左右，即土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%，以期用較小的能量及成本達到最佳壓實效果。本工程先進行場地整平后采用增濕法+強夯法低能級強夯法處理。確定施工參數(shù)前場地內進行了試夯確定設計參數(shù)的選用是否合理。

3.1 最優(yōu)含水率

從上述物理力學性質表中可以看出擬夯實的土層內土的含水量低于8%，則該場地內的濕陷性粉土需采用增濕法處理，增濕法設計的處理參數(shù)：注水孔間距2m，孔徑150mm，正方形布置，注水孔的深度分別為：3000kN*m的深度為7.0m；孔內填料為碎石礫料。粒徑10～20mm。同時需嚴格控制孔內注水量，注水量控制在0.6t/m2左右。

3.2 夯擊能的選用及設計參數(shù)

夯擊能的選擇以消除部分黃土濕陷性為主，該場地的有效加固深度為5m，有效加固深度計算采用梅納公式計算并根據(jù)工程經(jīng)驗確定單擊夯擊能為3000kN·m。鑒于本工程地質情況的復雜性，強夯法采用"點夯一遍，滿夯一遍"的方式。點夯的夯擊能為3000kN*m，夯點間距4m，呈正方形布置，要求每點夯擊12擊，且最后2擊夯沉量平均值≤50mm。滿夯能級為1500kN*m，滿夯4擊，且最后兩擊的夯沉量≤50mm，錘印搭接不小于1/4d。

3.3 隔震溝與應力釋放孔

擬建場地的西側、東側及東北角分布有居民區(qū)及建筑物，場地東側居民區(qū)南北向長度為580m，東側及東北角居民區(qū)分布長度為600m，應在該區(qū)段范圍內開挖隔振溝且布置應力釋放孔：a、隔振溝深度7m，坡率為 1：0.5，下口寬度為 1m；b、應力釋放孔孔徑 0.4m，間距為 0.8m，孔深9m，排數(shù)為3排。隔振溝內與應力釋放孔內可回填鋸末、木屑等異性介質。在強夯法施工階段對周邊有建筑物區(qū)域進行地面振動測試。

3.4 強夯檢測內容

強夯完18-28d之后應進行質量檢驗，強夯區(qū)均勻性、濕陷性及加固深度檢驗，采用原位測試標準貫入試驗，以及室內土工試驗。標準貫入試驗檢驗點的數(shù)量，每500m2不少于1個檢驗點，且不少于3點；室內土工試驗每800m2內的各夯點之間選一處，自終夯面起至其下有效加固深度內，每隔0.5～1.0m取1～2個土樣進行室內試驗，測定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)等。

4 強夯法后期的檢驗效果

4.1 土工試驗及標準貫入試驗檢測

本次強夯結果檢測主要采用取土試樣探井、標準貫入試驗以及室內土工實驗綜合進行評價，表2為強夯前后地基土的物理力學性質指標統(tǒng)計表與標準貫入試驗數(shù)據(jù)。

表2 強夯前后地基土物理力學性質指標統(tǒng)計

對于該場地內濕陷性黃土來說，含水率接近最優(yōu)含水率的區(qū)域，在強夯影響深度內干密度增長較大，土體孔隙比夯后比夯前減少明顯，濕陷系數(shù)與自重濕陷系數(shù)全部消除，在影響深度以下逐漸與天然土接近。在一定影響范圍內，標準貫入試驗的實測擊數(shù)均明顯增大。從試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計該場地內的強夯影響深度為4～5m滿足要求。

4.2 振動測試

在場地周邊建筑物分布主要是東側的民房與西側的別墅群，測試結果為：別墅群是經(jīng)過正規(guī)設計的居住建筑，其基礎處允許振動速度峰值為5mm/s，監(jiān)測數(shù)據(jù)為3.7-3.9mm/s；民房為未經(jīng)正規(guī)設計自行建設的房屋基礎處允許振動速度峰值為3.5mm/s，監(jiān)測數(shù)據(jù)為2.7mm/s，均滿足設計要求。需注意的是施工過程中需調整不同強夯機位分布的位置，東側區(qū)域不允許不同機位同時位于東側民房分布長度的垂直線上，需調整施工工藝。

5 結束語

本例中，采用了低能級強夯法處理濕陷性黃土，效果明顯。按照試驗的確定的參數(shù)，在工程中得到了運用。強夯處理達到了消除濕陷的目的。強夯法處理濕陷性黃土時，采用不同的能級，夯點間距，錘擊次數(shù)等不同施工工藝時消除濕陷土層厚度差異較大，實際工程中，需先進行試夯選用最佳的施工工藝參數(shù)組合，已達到事半功倍的效果。含水率是場地消除濕陷很重要的指標，濕陷性黃土在消除濕陷性時需進行增濕實驗，確保濕陷性土的含水率接近最優(yōu)含水率，以達到最佳強夯效果。