强夯法在黄土湿陷性地区地基处理中的设计和应用.pdf

强夯法在湿陷性黄土地区地基处理中的设计及应用 刘洪辉 赵海森 （西安公路研究院，西安陕西，710054 ） 摘要：介绍了强夯法的加固机理，并依托延吴延（安）—吴（起）高速公路中强夯法对湿 陷性地基处理，从有效加固深度、单击夯击能等多个方面详尽介绍了强夯法设计中的要点， 并绘制施工工艺流程图，对质量检验也进行了分析。 关键词：强夯法，湿陷性，有效加固深度，单击夯击能 强夯法由法国 Menard 技术公司于 1969 年首创，该法又称为动力固结法， 即利用起重设备将重锤提升到一定高度，然后使锤自由落下，给地基以冲击力和 振动力，以克服土颗粒间的各种阻力，使地基土达到密实，从而提高地基土的强 度并降低其压缩性。 我国于 20 世纪 70 年代引进该项技术，并在工程中得到广泛应用。这种地基 处理方法使用范围较广，既可处理加固砂土、碎石土及粘性土，实践证明，对杂 填土及湿陷性黄土等各类地基也有良好的效果[1] 。随着技术的发展，强夯法与其 它地基处理方法相结合处理软弱地基的工程技术也有所发展，并取得良好的技术 经济效果。 本文介绍了强夯法的加固原理，并结合延（安）—吴（起）高速公路中对湿 陷性黄土地基处理，对强夯法在设计及应用中的问题进行了探讨。 1 强夯法加固机理 强夯法主要通过超固结动压将土体中有空气充填的孔隙迅速压密；动载产生 的剪切波主要在土颗粒间传播，使土颗粒重新排列而趋向更紧密并将土颗粒周围 的部分弱结合水转化为自由水；在动载反复作用下土体储存的能量达到一定程度 时，增加的孔隙压力及产生的裂纹排水系统则提供了土体中水流动排除的条件。 在土地整体稳定性的条件得到保证的情况下，体积压缩及剪切排列作用均使土颗 粒排列加密、孔隙体积减小，从而快速实现地基固结变形及强度提高。对高饱和 度的粉土与粘性土等地基，宜在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强 夯置换，可达到较好效果。 2 强夯法地基处理设计 2.1 强夯法的适用条件 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004 ）中在湿陷性黄土处理一节中对强夯 法的使用条件进行了描述。规范中根据路堤的填土高度、自然条件及土质条件等 对湿陷性等级不同的地基处理深度进行了规定。如表 1 所示。 [2] 表1 湿陷性黄土地基的湿陷等级 湿陷等级 经常流水（或浸湿可能性大） 季节性流水（或浸湿可能性小） 路堤高度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 高路堤（＞4m） 2～3 3～5 4～6 6 0.8～1 1～2 2～3 5 低路堤（≤4m） 0.8～1.2 1～1.5 1.5～2 3 0.5～1 0.8～1.2 1.2～2 2 注：与桥台相邻路基、高挡土墙路基（墙高大于 6m ），应消除地基的全部湿陷量或穿透全部 湿陷性土层。 规范中规定：Ⅱ以上自重湿陷性黄土，可采取强夯、挤密桩或孔内深层强夯 等方法进行压密、加固处理。 2.2 工程概况 延（安）—吴（起）高速公路位于延安中部区域，西安公路研究院负责了 该项目A合同段的设计。地质勘测报告表明，该段路线多位于杏子河河床及二、 三级阶地，地形水埋藏较深，地下水无腐蚀性，地层分布主要为：上部为第四系 上更新统风积物（Q3eol ）新黄土，褐黄色，土质均一，孔隙发育，有砂感，偶见 蜗牛贝壳，硬塑～坚硬。下部为第四系上更新统（Q3al+pl ）卵砾石（密实）及中 更新统（Q2eol ）老黄土。下伏基岩为侏罗系（J2z ）砂岩。 地质勘测报告中对沿线的湿陷性黄土段落及湿陷级别进行了详细说明，该 段路线范围内，多处分布有湿陷性黄土，黄土湿陷性等级从 Ⅰ级非自重湿陷性 至Ⅳ自重湿陷性，局部段落湿陷性严重，对工程的安全质量具有很大隐患。根据 《公路路基设计规范》（JT