浅谈强夯(重夯)PPT课件

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浅谈强夯(重夯)在湿陷性黄土地基处理中的应用与施工部竹青（中铁五局机械化公司湖南省衡阳市洪塘冲32号）摘要:本文通过对黄土湿陷性内因的分析，有机的结合工程实例，重点介绍了强夯法在湿陷性黄土地基处理中的各项施工参数、施工工艺、检验方法及质量保证措施。关键词:强夯湿陷性黄土处理应用与施工1

1强夯法处理地基是六十年代末由法国menard技术公司首创，就是反复将很重的锤提至一定高度，使其自由落下，给地基以冲击和振动，从而提高地基土的强度并降低其压缩性，改善地基性能，由于其具有效果显著、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，目前已广泛用于地基处理施工中。湿陷性黄土由于具有欠压密性（孔隙率在50%左右）以胶结材料遇水易溶的特点，受水浸泡后，在自重压力或附加压力与自重压力共同作用下容易产生急剧显著下沉，对工程建设危害大，在工程建筑施工中，遇此工程地质如何采取合理、经济、有效的施工方法处理，从而消除湿陷性，就显得尤为重要，下面结合绕南项目施工实例谈谈强夯在湿陷性黄土地基处理中的应用与施工。2

21黄土湿陷性的含义与判定天然黄土受水浸湿后，在自重压力或附加压力与自重压力共同作用下产生急剧而显著的下沉称为黄土的湿陷性。湿陷性黄土受水浸湿后在土自重压力下发生湿陷的称为自重湿陷性黄土，反之称为非自重湿陷性黄土。1.1黄土湿陷性的判定根据《湿陷性黄土区建筑规范》，按黄土室内压缩试验测定的湿陷系数δs值进行判定，δs≥0.015时定为湿陷性黄土。δs＝(hp－hp’)/h0h0-土样原始高度3

31.2黄土自重湿陷性的判定标准hp–保持天然湿度和结构的土样加压至一定压力时下沉稳定后高度（CM）hp-上述加压稳定后的土样在浸水作用下沉稳定后的高度（CM）测定湿陷系数的压力在基础以下10m内的土样取200Kpa，在10m以上的土样取300Kpa。在湿陷性黄土地基上,当实测或计算自重湿陷量Δzs＞7cm时定为自重湿陷性黄土，反之为非自重湿陷性黄土。从土的受力角度定义，当土的饱和自重压力大于湿陷起始压力时，可定为自重湿陷性黄土，反之为非自重湿陷性黄土。由于计算自重湿陷量不是太准确，一般采用现场测试自重湿陷量的方法来判定，方法如下：4

41.3湿陷性等级的划定1.3.1根据总湿陷量△s(cm)值进行划分,如下表所列:在湿陷性黄土场地挖深50cm，直径不小于湿陷性黄土厚度,且不小于10m，平底圆形的试坑，坑底铺5~10m厚的砂，坑内灌水并水头高度始终保持30cm，在试坑外设沉降观测点（观测精度±0.1mm），当试验进行至最后五天的平均湿陷量小于1mm时，即认为湿陷稳定，沉降量即为湿陷量。5

51.3.2总湿陷量△s(cm)按下式计算：湿陷等级湿陷类型非自重湿陷性自重湿陷性湿陷量(cm)I≤15≤15Ⅱ15＜△s≤3515＜△s≤40Ⅲ＞35＞40Δs＝Δs＝式中：hi-第i层土的厚度（cm）δsi-第i层的湿陷系数n-计算深度内土的分层数（其中δs＜0.015的层，不计入）6

61.4湿陷性黄土地基处理深度β-考虑地基土的侧向挤出和浸水机率等因素的修正系数。基底下5cm（或压缩层）深度内可取1.5。5m（或压缩层）深度以下，在非自重湿陷性黄土场地，可不予计算；对自重湿陷性黄土场地，陕西地区取1.5。黄土湿陷性的处理深度应根据不同的结构类型及黄土湿陷性等级决定处理深度，同时应满足地基处理深度下的自重压力与同一深度处土的附加压力之和小于或等于同一深度处的湿陷起始压力，根据不同的结构物类型及不同湿陷性等级处理深度如下：7

7结构物类型及不同湿陷性等级处理深度表2水流特征湿陷等级设计措施建筑类型（4）（4）措施丁1.20.80.51.5-21-1.50.8-1深度，m（3）（3）措施丙2-31-20.8-1置于非湿陷性土层中52-3深度，m乙（2）（3）（3）（1）（2）（2）（3）措施（1）（1）措施甲IIIIIIIIIIII季节流水经常流水8

82湿陷性黄土地基处理方法注：甲类指较高墩台和外静不定桥梁结构，乙类指一般桥梁基础和拱涵及填土高度大天6米的路基，丙类指板涵或圆涵基础及填土高度小于6米的路基，丁类指附属工程。表中（）数字为采取的措施编号，其意义如下：1为墩台基础采用明挖、沉井或桩基，置于非湿陷性土层；2为采用强夯法或桩孔挤密，并采取防水和结构措施；3为采用重锤夯实或换填夯实，并采取防水和结构措施；在经常性流水建筑物基础下换填3：7灰土；4为地基表层夯实。9

92.1工程概况根据湿陷性黄土地基的处理要求及不同结构物类型和场地条件的不同，可以采取垫层法、夯实法、挤密法、桩基、预浸水法、单液硅化或碱液加固法等，在此结合绕南工程实例重点介绍强夯（重夯）法处理湿陷性黄土地基的施工。由中铁五局第七分公司承建的西安绕南高速公路第十合同段全线长5.6km，均处于II级或III级自重湿陷性黄土地段，处理面积达36万平方米，其中新近堆积湿陷性黄土地基（主要是冲沟人工回填地段）处理3千平方米，根据其上建筑物的不同分别采取了强夯或重夯的处理方式。10

102.2施工技术参数的确定2.2.1有效加固深度对填土高度小于6米路床基底（属丙类）采取了重夯的方法处理，处理深度要求为0.5米，对于II级以上自重湿陷性黄土的构造物基础，填土高度大于6米的III级自重湿陷性黄土一般地段及新近堆积黄土按乙类建筑物处理，要求处理深度3米。根据梅那经验公式,有效加固深度与单锤夯击能关系如下：H=aa对于黄土取0.34~0.5,H为加固有效深度,W为锤重(KN),h为落距。11

112.2.2单击夯击能本工程对丙类建筑物采取重夯，要求处理深度为0.5米，根据设计，锤重为10吨，落距为4米，本地区属湿陷性黄土地区，a取0.35，由梅那公式计算得有效加固深度H=2.2＞0.5米，满足要求；对乙类建筑物，采取强夯，锤重10吨，落距15米，计算有效加固深度H=4.2＞3米，满足设计要求。主要根据加固土层的厚度及土的性质确定,由梅那公式反算,对丙类建筑物单击最小夯击能应≥20KN.M，实际设计为100KN×4=400KN.M，对乙类建筑物最小夯击能应≥735KN.M，实际为1500KN.M。12

122.2.3单点夯击次数及最佳夯击能单点夯击次数由最佳夯击能及单点夯击能确定，最佳夯击能是指在这种能量作用下地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力。对粘性土，由于孔隙水压力消除缓慢，当夯击次数增多，夯击能增大里，孔隙水压力亦相应叠加，只要观测要求处理深度处的孔隙水压力即可确定夯击次数及最佳夯击能。从外观看，常以夯击竖向压缩量最大，侧向位移即夯坑周围土体隆起量最小为确定的原则；可由现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系图确定。本设计要求重夯及强夯最后两击平均沉降量不大天5厘米。根据现场试夯表面观测及沉降关系图确定重夯单点击数为6击，总夯击能为2400KN.M，强夯为12击，总夯击能为18000KN.M。夯击次数与夯沉量关系图如下：13

132.2.4夯击遍数及间隔时间湿陷性黄土一般属细粘土,按常规要求夯击2~3遍,本工程强夯分3遍夯击完成。夯击间隔时间以孔隙水压力消散为准，本设计强夯施工间隔时间为1周。14

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152.2.5加固范围一般比加固地基的长度和宽度各大出加固深度,本工程对重夯施工的宽度均大于路基底面宽度0.5米,对采取强夯的结构物基础均大出3米。2.2.6夯点布置对重夯，采用满夯形式，一夯紧挨着一夯；对强夯，夯点采用梅花形布置，边距为5.6米。2.3施工工艺2.3.1机械设备16

162.3.2试夯由于夯锤重10吨,选用具有自动脱钩装置的履带式起重机,滑轮组最大起吊能力15吨,脱钩装置主要由定高度自动脱锤绳及U形卡组成。根据规范及设计要求，强夯施工前选择具有代表性的地区，在20×20平方米的范围内进行试验，以确定根据以上各项参数施工是否达到设计效果，以便及时调整施工参数。2.3.3平整场地17

172.3.4施工步骤对挖方段路床或结构物基础，应根据试夯预估夯前沉降量，以此确定夯前地面标高，然后采用推土机整平至夯前标高，对填方段地基,应先按规范清除表土,并大致整平。a在整平路基上标出夯点的位置并测量夯前标高；b起重机就位，使夯锤对准夯点位置；c测量夯前锤顶标高；18

182.3.5施工技术质量措施d夯机起钩到预定高度（锤高+落距），设定好自动脱钩装置钢丝绳长度，夯锤起吊后自动脱钩，夯锤自由下落，放下吊钩，测量锤顶标高，若发现夯锤歪斜，及时调平夯坑；e重复上述步骤，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；f换夯点，重复上述步骤，直到完成全部夯点的夯击；g用推土机整平夯坑，测量场地标高；h按上述步骤完成第二、三遍的夯击（指强夯），间隔一定时间后检测夯实效果。19

19a夯前应将处理地基范围内的树根及垃圾彻底清除干净,同时作好地面临时排水系统,避免雨天积水而影响夯实质量；b夯机就位后要垫平主车，夯锤准确对准夯点后，方可起锤施工，根据规范要求放线，布点的误差控制在5cm以内，夯锤就位的中心位移不得大于15cm；C起锤要平稳，如夯坑出现较大倾斜时应及时将夯坑填平后重新施夯，以保证夯击能的有效传递；d如因土的含水量过大出现较大隆起时，应采取隔点不隔行的施工工艺，并增加两遍间歇时间，分2~3遍点夯完毕；e认真做好夯前及每遍夯后场地标高测量工作，以保证施工质量符合设计要求；20

203质量检验3.1检验内容对路基基底处理主要检测湿陷性消除深度能否满足设计要求的处理深度,对结构物基础还应按规范要求检测基底承载力是否满足设计要求；本工程结构物基础基底承载力设计要求不小于200KPa。3.2检验方法对湿陷性的检测主要采取挖探井取样试验的办法，承载力检测可采用平板荷载试验或动力触探试验。21

213.3湿陷性试验根据本工程类型，测定湿陷性时所用压为200KPa，对冲沟新近堆积黄土5m以内采用150KPa，5m以上10m以内采用200KPa。取样时采用人工挖抗，然后在不同深度内的孔壁上取样，取样时注意不要扰动原状土，以免影响试验结果。试验时间应在夯实施工完成后间隔一段时间，以消除土中超静水压力。3.4承载力试验3.4.1动力触探试验22

223.4.2平板荷载试验在此采用轻型触探，在强夯施工完成间隔1~2周后进行，按经验公式[R]=5.8+0.29N10(10KPa)计算承载力。N10指10Kg的锤自由落锤测试贯入深度30cm的锤击数。绘制P-S曲线图，找出比例荷载点（当地基由压实阶段进入局部破坏阶段时所对应的荷载），比例荷载点所对应荷载即为地基承载力；或者采取相对沉降量S（沉降量）/b（承载板直径）确定，一般湿陷性黄土地基，可取s/b=0.02时所对应的荷载作为地基承载力。23

233.5试验结果及结论3.5.1湿陷性试验本工程采用相对沉降量确定承载力，所用承载板直径为600mm，平板荷载试验时，以设计承载力的2倍作为加载极限荷载（400KPa），分10级，每级加载均换算为压力表读数，便于操作；试验采用快速加载方法，荷载加到沉降量为12mm或出现破坏为止。每级加载后按每隔10分钟记录百分数读数，每级加载时间为30分钟。根据沉降量达12mm时的荷载确定地基承载力。24

24湿陷性试验数据表0.30.50.811.31.822.533.5重夯0.0010.0030.0080.0130.0140.015强夯0.0010.0020.0040.0070.0080.0090.010.0110.0120.014深度（m）处理方式δs注：表中数值均为多测点的平均值从上表可看出，重夯湿陷性消除深度达1.8m，强夯达3.5m，均达到设计的处理效果。25

253.5.2承载力根据现场轻型动力触探试验，多测点N10平均值达70击，换算[R]=261KPa＞200KPa，满足设计要求。根据多测点平板荷载试验，多测点沉降量达12mm时的对应荷载为280KPa＞200KPa，满足设计要求。4结束语26

26在中国大部分地区，湿陷性黄土是较为普遍的工程地质情况，由于它对工程建设危害大，且具有偶然性，在国家基本建设飞速发展的今天，寻求一种既经济合理、又方便有效的施工方法处理此类地基，已是我们急待解决的课题；强夯法施工具有方便、经济、有效的特点，在处理此类工程地质中无疑是首选的一种施工方法，但由于强夯法施工目前仍没有成熟的理论和计算方法，特别是如何与湿陷性黄土地基建立有效的链接和模式，仍将是我们需要进一步研究开发的课题。27

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