强夯置换法在湿陷性黄土地基处理中的应用

强夯置换法在湿陷性黄土地基处理中的应用

赵全茂

中铁十七局集团有限公司勘察设计院 山西省太原市 030032

摘要：通过对强夯置换法施工原理及施工过程中的影响因素进行分析，研究强夯置换法的优缺点及适用性，对强夯置换法施工工艺进行设计及施工，本文对强夯置换法在湿陷性黄土地基处理中的应用进行分析，以供参考。

关键词：强夯置换法；地基处理；应用

引言

软土路基中因分布有复杂软弱土体，需要对路基深层土体进行加固，但软土路基加固方式是路基处理的难点。强夯法路基处理技术和提高路基承载力，尤其是对软土路基，增强土体抗液化的能力，强夯置换法能够有效地对路基不同土层的均匀度进行提升，避免路基服务期间不均匀沉降的产生。

1强夯法和强夯置换法

基范围内的土层，提高黄土地基的密实度，进而提高地基的承载力。通常情况下，强夯法需要将夯锤升高10~40m，然后自由下落，利用重锤的冲击能夯实地基土，这种方法适用于厚度大、松散的填土、砂石土、低含水量的土层以及湿陷性黄土中，既能减小地基的压缩性，又可以提高地基的强度与抗地震能力。技术人员在应用强夯法的过程中，需要根据黄土地基结构特点合理布置夯点。强夯法和强夯置换法都具有施工简便、施工工期短、施工成本低等优势，但在实际施工过程中会出现噪声污染问题，技术人员在应用过程中，需要对周边区域的实际情况进行考虑。

2强夯置换法在黄土地基施工中的优势

强夯置换法具有非常明显的优势，主要包括以下几个方面:①加固效果显著。使用强夯置换法，地基土之间的孔隙率大大降低，土间的压缩功能也相应降低，从而提升了路基的压实度，保证地基的强度达标。②强夯置换法能够使路基的干密度得到提升，地基土的压缩模量能够进一步优化，土体的抗震性能和液化水平也大大增强。③在湿陷性黄土等地区，使用强夯技术能够降低土体的沉降量，保持土质的均匀，提升路基的承载能力，增加土壤内部结构的共存，承载力得到增强。④强夯置换法的使用范围广泛，能够有效处理饱和度较低的粉土、素填土以及碎石土等，也可以在夯坑填入碎石等原材料，对材料进行置换，在详细勘察之后，满足施工现场的各项基本条件，按期按质按量完成工程施工工作。⑤较高的经济性。实际应用过程中，强夯置换法基本不需要使用其余的辅助材料，设备、材料的使用量大幅度减少，施工成本得到有效节约，经济效益更大，社会效益更加明显。

3强夯置换法原理及适用范围

湿陷性黄土作为一种非饱和的欠压密土，具有粗粉粒骨架、大孔隙结构，被水浸湿时，极易在附加压力或在附加压力与自重压力作用下，出现较大的湿陷变形，并引起土体强度显著降低。在这样的土质中修建工程建筑物，必须采取相应的地基处理措施，以保证其湿陷变形、承载力满足设计及建筑物长久使用要求。强夯置换法加固地基原理是用起重机械将大吨位重锤（一般１０～４０ｔ）起吊到６～４０ｍ高度后，自由下落，给地基土以强大冲击能量的夯击，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效的地基加固方法

4强夯置换法地基加固机理

强夯加固施工中，在夯锤的作用下处理地基，由于存在冲击荷载，该处地基土将出现动力反应，土体具有非弹性性质，从而可达到加固土体的效果。从强夯加固地基的基本特点来看，其集加密、固结与预加变形于一体，通过重锤自由下落的方式，可实现势能向动能的转换。当该装置接触地面时，部分动能会基于声波的形式向外扩散，但更多的是通过动能的形式对土体产生影响，即出现自由振动现象，有助于排出土体中的空气，达到土体有效重塑的效果。

5湿陷性黄土地基特点

湿陷性黄土地基的主要特点是高触变性、低透水性、高压缩性、沉降速度快、沉降不均匀等。其中，触变性指的是黄土未受水分侵蚀之前是固体状态，在水分和其他因素侵蚀后变成流动状态；低透水性主要是黄土地基的透水性较差，施工企业需要进行长时间的排水工作，从而加快土体固结；高压缩性指的是黄土地基受到高强度压迫后，建筑物会出现沉降，尤其当垂直压力在0.1MPa时，黄土地基会出现变形问题，且发生大面积沉降后容易出现安全事故；沉降速度快主要是在负荷不断增加的情况下，黄土地基中的建筑物沉降速度越来越快，在同条件下，建筑物越高，负荷越大；沉降不均匀主要是黄土地基成分具有一定的复杂性，主要成分是大量细微颗粒与砂土，这2种原材料的密度存在很大差异，从而影响建筑物的受力，最终出现沉降不均匀问题。

6湿陷性黄土地基处理中存在的问题

施工问题，由于施工准备工作不充分，导致后期施工过程中出现很多变更问题，这就需要相关部门调整施工方案，提高建筑工程质量。但是，黄土地基处理方案往往是在施工准备阶段确定的，在施工阶段施工方案调整会遇到很多难题，而重新设计又会对施工工期带来一定的影响，导致施工企业经济效益出现很大损失。

7沉降观测的作用和方法

7.1质量控制要点

根据试夯试验所总结出来的有效加固深度和影响深度，控制整个夯击过程的质量;有效加固深度和影响深度一般采用最后两击的夯沉量平均值，平均值不大于10cm，且最后一击的夯沉量也不大于10cm，以此数据来控制夯击的质量，同时目测夯坑周围地面无大的鼓起，且不会出现因夯坑过深而导致起锤困难的现象。

7.2施工注意事项

强夯置换填料采用未分化块石，块石粒径控制一般在40cm以内，最大粒径不大于60cm。施工过程若发生夯锤斜歪，应暂时停止夯击，并及时将夯坑底整平再夯。在靠近涵洞、挡墙等构造物附近施工时，强夯置换施工一定要远离结构物外6m作业，以保证结构物安全。测量仪器架设在距离夯点30m远处。夯机操作室前应安装牢固的安全防护网，在每次施工前需认真检查滑钩、钢丝绳等使用状况。夯锤下落时，机下施工人员应距夯点30m外或站在夯机后方，不可在夯击作业范围内活动。

8施工方法及措施

8.1处理原理

强夯置换片石墩加固原理为通过强夯片石所形成的片石桩，对原地基中的压缩性饱和土进行置换。同时，强夯过程中所产生的巨大冲击能使桩体周围软弱土中的空气减少，土体液化，使液化土体与桩体一起构成了良好的排水系统，缩短排水过程，加速土体固结，以致桩体与周围土体形成复合地基，控制总沉降，增强地基强度。

8.2黄土地基问题的优化措施

黄土地基处理质量与工程项目建设质量息息相关，在软土地基处理过程中，技术人员需要深入勘察工程项目，了解软土地基的实际分布情况，分析黄土地基带来的危害，以确定最佳黄土地基处理方案，保证所选方案的技术性和基础性。现阶段，我国工程项目施工环境和施工条件相对复杂，施工企业需要根据施工实际情况，合理调整施工方案，为了避免这一问题，在施工准备阶段，相关部门可以共同探讨多种黄土地基处理方案，提高黄土地基处理的整体效果。

结束语

湿陷性黄土地基处理，需选择适宜的处理方法。本工程实践表明，强夯置换法对湿陷性黄土地基处理效果显著，可消除地基土液化，提高湿陷性黄土地基承载力。

参考文献

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