姚新順，陳雅斌，何飛，馬江紅，于智民

（中電建路橋集團(tuán)西北基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，陜西 西安 710000）

1 濕陷性黃土的概述

1.1 濕陷性黃土的分布

目前世界上的黃土共占地1300萬km2，然而地球表面總面積約5.1億km2，其中大約有1.49億km2陸地，因此黃土面積占地球陸地總面積的10%左右，其中我國擁有的黃土面積為5%。根據(jù)工程地質(zhì)特點(diǎn)以及濕陷性的強(qiáng)弱程度，可以將中國的濕陷性黃土分為7個(gè)地區(qū)：隴西地區(qū)、隴東—陜北—晉西地區(qū)、關(guān)中地區(qū)、山西—冀北地區(qū)、河南地區(qū)、冀魯?shù)貐^(qū)、邊緣地區(qū)。當(dāng)今的社會(huì)城市建筑行業(yè)發(fā)展迅速，直接導(dǎo)致對(duì)土地需求日益增加。近年來，我國中西部黃土地區(qū)的建筑物數(shù)量不斷增加，因此研究濕陷性黃土地區(qū)地基處理技術(shù)是工程關(guān)鍵。

1.2 濕陷發(fā)生的原因

造成黃土發(fā)生濕陷有兩方面因素，其中黃土特有的孔隙結(jié)構(gòu)和黃土的物質(zhì)組成統(tǒng)稱為內(nèi)在因素，黃土在遇水情況下浸濕則是外在因素。

黃土含水量降低時(shí)，導(dǎo)致土粒距離不斷減小，顆粒間的分子引力以及結(jié)合水和毛細(xì)水的結(jié)合力逐步增大。以上因素都增強(qiáng)了土粒間的抗滑移性能，因此土體不會(huì)在自重條件下擠壓密實(shí)，最終構(gòu)成了主體骨架為粗顆粒的多孔隙結(jié)構(gòu)。

由于黃土中膠結(jié)介質(zhì)的凝聚結(jié)晶作用、負(fù)孔隙水壓力作用、共用結(jié)合水的聯(lián)結(jié)作用、毛細(xì)作用等，導(dǎo)致黃土地基具有較高的強(qiáng)度和抗壓變形能力。當(dāng)黃土浸泡在水中或施加一定的外部壓力下受水浸濕會(huì)導(dǎo)致結(jié)合水膜變厚，并且逐漸浸入土顆粒之間。最終，結(jié)合水之間的聯(lián)系變小，水將黃土中的鹽類溶解，最終膠結(jié)物逐漸軟化，黃土的骨架強(qiáng)度降低。當(dāng)黃土受上層土的自重壓力或在自重壓力與附加壓力共同影響時(shí)，結(jié)構(gòu)迅速破壞；進(jìn)一步，孔隙發(fā)生大的塌陷，最終導(dǎo)致了黃土地基的附加沉降變形。這就是黃土濕陷發(fā)生的內(nèi)在過程。

濕陷性黃土有非自重濕陷性黃土，自重濕陷性黃土。其中，非自重濕陷性黃土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)生濕陷的黃土；濕陷性黃土是指在上覆土自重壓力下受水浸濕發(fā)生濕陷的黃土。

在濕陷性黃土地區(qū)施工，要特別注意防止地基滲水，必要時(shí)必須進(jìn)行人工土質(zhì)改良或采取其他預(yù)防和控制措施。

2 濕陷性黃土地基的處理措施

2.1 工程概況

斗門水庫工程如圖1，位于陜西省西安市，建設(shè)場地在西郊灃河右岸。工程所在地距離西安市中心大致為20km，斗門水庫工程為引漢濟(jì)渭輸配水工程的調(diào)蓄水庫，其中，斗門水庫主要作用是為西安、咸陽等城市供水、提高城市環(huán)境；同時(shí)也可以用來防洪。

圖1 斗門水庫

斗門水庫總存儲(chǔ)量5052萬m3，庫區(qū)總占地面積達(dá)10.4km2，總周長為14.9km。斗門水庫工程分為南池系統(tǒng)和北池系統(tǒng)。其中南池圍壩、引漢濟(jì)渭工程的引水管線、供水管道、南池退水涵等部分共同組成南池系統(tǒng)；北池圍壩、灃河攔河樞紐、分洪渠、灃河退水渠、太平河退水渠及太平河補(bǔ)水管線等建筑物共同組成北池系統(tǒng)。

在分洪渠4262.58m范圍內(nèi)，地基處理設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯法處理，橫向處理范圍為整個(gè)開挖橫斷面（包括濕地），且超出每側(cè)渠道外坡腳線以外各3m，強(qiáng)夯地基處理最終要消除地基4m以下深度范圍內(nèi)黃土的濕陷性。設(shè)計(jì)要求強(qiáng)夯處理后的地基承載力檢測(cè)不得小于180kPa，并且測(cè)得的濕陷性系數(shù)均應(yīng)小于0.015。

在強(qiáng)夯施工前制定試驗(yàn)方案，選取合理的機(jī)械配備，制定高效可行的質(zhì)量控制方案，通過試驗(yàn)獲得適合該工程合理的強(qiáng)夯施工參數(shù)，以指導(dǎo)強(qiáng)夯施工。

2.2 區(qū)域地質(zhì)

斗門水庫工程場區(qū)地處秦嶺北麓沖積平原處，出露的地層巖性主要為第四系（Q）上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土及第四系全新統(tǒng)沖洪積、沖積堆積的松散堆積物。工程區(qū)在地質(zhì)構(gòu)造單元上位于汾渭斷陷（Ⅰ）西部渭河斷凹（Ⅰ’）的南部邊緣，南鄰北秦嶺加里東褶皺（Ⅱ）。區(qū)域斷裂發(fā)育，受其影響工程區(qū)屬構(gòu)造較不穩(wěn)定地區(qū)。斗門水庫工程區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.40s，地震基本烈度為Ⅷ度。

2.3 處理措施

本次試驗(yàn)選用參數(shù)為：夯點(diǎn)布設(shè)為梅花形布置，間排距按8.4m布置（3.5倍夯錘直徑），滿夯時(shí)錘印搭接1/4。具體方案設(shè)計(jì)布置分為以下三種。

方案一：主副夯采用間隔點(diǎn)跳打法分2遍進(jìn)行，強(qiáng)夯夯擊能量采用2550kN·m；滿夯1遍，夯擊能量采用1275kN·m，夯印進(jìn)行1/4搭接。

方案二：主副夯采用間隔點(diǎn)跳打法分2遍進(jìn)行，強(qiáng)夯夯擊能量采用2160kN·m，主、副夯各一遍；滿夯1遍，夯擊能量1080kN·m，夯印進(jìn)行1/4搭接。

方案三：主副夯采用間隔點(diǎn)跳打法分2遍進(jìn)行，強(qiáng)夯夯擊能量采用1700kN·m；滿夯2遍，夯擊能量采用675kN·m，夯印進(jìn)行1/4搭接。

2.4 強(qiáng)夯施工工藝

試驗(yàn)區(qū)強(qiáng)夯施工流程如圖2。

圖2 強(qiáng)夯施工流程

2.5 強(qiáng)夯法施工技術(shù)要點(diǎn)

2.5.1 施工過程中的質(zhì)量控制

為了保證強(qiáng)夯施工過程的順利，確?？⒐べ|(zhì)量，在施工之前有必要進(jìn)行監(jiān)督和審查。第一，買進(jìn)設(shè)備時(shí)，必須仔細(xì)檢查，保證設(shè)備的質(zhì)量，及時(shí)更換老舊設(shè)備，保證強(qiáng)夯施工按計(jì)劃進(jìn)行；第二，施工之前應(yīng)該按要求檢查夯錘下落距離，夯錘重量是否滿足要求，確保施工現(xiàn)場排水設(shè)備完善；第三，還要分別對(duì)強(qiáng)夯的夯擊遍數(shù)、夯點(diǎn)布置進(jìn)行仔細(xì)地檢查和復(fù)核；最后，施工完成后應(yīng)對(duì)加固效果進(jìn)行檢查，然后根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立有針對(duì)性的強(qiáng)夯法地基加固檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2 技術(shù)人員的監(jiān)督

工作人員必須熟知強(qiáng)夯目標(biāo)，做到心中有數(shù)。技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)評(píng)估和監(jiān)測(cè)工程的現(xiàn)場環(huán)境和強(qiáng)夯施工參數(shù)，并嚴(yán)格記錄整個(gè)施工過程，并在竣工后檢查和記錄施工結(jié)果。這不僅將保證工程的順利實(shí)施，保證和提高了強(qiáng)夯效果，而且有助于強(qiáng)夯法施工技術(shù)完善。

2.5.3 現(xiàn)場的保護(hù)工作

必須布置設(shè)備對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行防御保護(hù)，在強(qiáng)夯點(diǎn)周圍，防護(hù)設(shè)備要按要求設(shè)置。強(qiáng)夯時(shí)必須檢查并保護(hù)排水系統(tǒng)，確保施工場區(qū)的排水路徑暢通。

2.5.4 完善責(zé)任體系，保護(hù)環(huán)境

建筑施工現(xiàn)場是比較危險(xiǎn)的，這就是為什么我們必須始終把職工安全放在第一位。首先，必須健全制度，把責(zé)任和權(quán)利劃分到每個(gè)人員和部門，這樣施工中出現(xiàn)任何差錯(cuò)，都可以根據(jù)權(quán)責(zé)分配制度進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)查。此外，在采用強(qiáng)夯法加固地基過程一定要注意環(huán)境的保護(hù)，避免出現(xiàn)對(duì)環(huán)境的過度破壞。做到文明施工，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建筑發(fā)展綠色化。

3 強(qiáng)夯法質(zhì)量控制措施

①施工前必須安裝好施工機(jī)械和施工設(shè)備，進(jìn)行調(diào)試。嚴(yán)格檢測(cè)夯錘的重量以及夯錘錘底面積，并初步對(duì)場地進(jìn)行整平。對(duì)原始地基土樣進(jìn)行采集，最后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理力學(xué)參數(shù)分析。

②現(xiàn)場施工人員在測(cè)量放線時(shí)，一定要嚴(yán)格遵守甲方給出的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行，測(cè)量好的網(wǎng)格點(diǎn)也應(yīng)得到適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，技術(shù)人員應(yīng)每天檢查網(wǎng)格點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)任何問題，應(yīng)及時(shí)糾正。

③在正式進(jìn)行強(qiáng)夯前，需要先放夯點(diǎn)軸線，技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格檢查控制點(diǎn)，如果檢查沒有任何問題，再進(jìn)行放線定位夯點(diǎn)，為了確保夯點(diǎn)中心位置的精確性，用10厘米鐵釘定位中心位置，用白灰做標(biāo)記，最后以鐵釘為圓心，夯錘底面半徑為半徑畫上白色圓圈。

④在現(xiàn)場施工過程中，要保證夯錘重量，夯錘落距以及每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和夯擊遍數(shù)，并且必須設(shè)置專職人員對(duì)施工過程進(jìn)行記錄，嚴(yán)格監(jiān)督檢查并記錄施工參數(shù)。

⑤施工人員必須在強(qiáng)夯施工前檢查夯點(diǎn)位置，如果夯點(diǎn)發(fā)生偏移或者夯點(diǎn)位置不清楚，應(yīng)該采用鋼尺重新定位后再施工。完成的夯點(diǎn)應(yīng)當(dāng)天標(biāo)注在施工圖中，施工記錄完整，字跡清楚，簽署齊全，并于當(dāng)日提交工程技術(shù)負(fù)責(zé)人驗(yàn)收[5]。

4 結(jié)論

針對(duì)濕陷性黃土地基，一般工程采用強(qiáng)夯法不僅能有效提高地基承載力，而且造價(jià)低，施工方便，是較適合濕陷性黃土的地基處理方法。

除此以外，結(jié)合西安市斗門水庫工程，提出的強(qiáng)夯法施工技術(shù)要點(diǎn)以及質(zhì)量控制措施，對(duì)同類型工程有一定的參考價(jià)值。同時(shí)，質(zhì)量控制方面仍存在一些不足，還需不斷改進(jìn)和完善。