湿陷性黄土强夯施工质量控制

摘要：强夯法是一种处理地基的有效方法。其具有适用性广、处理效果好、工程造价低、工艺简单、施工工期短等特点。本次结合黄陵煤化260万吨/年焦化甲醇项目强夯地基处理工程实例，根据强夯现场施工中对夯点布置、夯点间距及夯击次数等设计指标的分析总结，通过总夯击次数和最后2-3击平均夯沉量双项质量控制等措施，谈论强夯在湿陷性黄土地区施工质量的控制应用。

关键词：湿陷性黄土;强夯;施工;质量控制

Abstract: This paper combine with the Huangling coal2600000 tons coking project of heavy tamping foundation treatment project as an example, based on dynamic compaction construction of tamping points arrangement, compaction spacing and compaction times and other design index analysis, through the total compaction times and finally the 2-3 hit the average settlement of dynamic compaction double quality control measure, to talk about dynamic consolidation in collapsible loess area construction quality control application.

Key words: collapsible loess; dynamic compaction; construction; quality control

中图分类号：U213.1文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)06-0020-02

概述

黄陵煤化260万吨/年焦化甲醇项目位于陕西省黄陵县店头镇，属黄陵煤矿开采区范围。该区域位于陕北黄土高原中部梁峁沟壑区，地势两侧高、中间低。梁峁顶部为黄土，厚度一般小于10m，岩性为浅黄色、黄褐色粉土，疏松、大孔隙及垂直节理发育，属中等湿陷性黄土。因所建项目地层为湿陷性黄土且局部属煤矿采空区，设计采用强夯法进行地基加固处理。

一、强夯法原理及适用性

强夯法又称为动力固结法或动力压密法，是由法国Louis Menard公司于1969年首创的一种地基加固方法。这种方法是将一定重量的重锤以一定的高度自由落体向下，给予地基以强大的冲击能量夯击，使土体孔隙压缩，结构瞬间破坏，孔隙水及气体溢出，使土体颗粒重新排列。经有效压密固结，从而达到提高土的强度和密实度，改善土的振动液化条件，提高地基承载力和消除失陷性黄土的湿陷性等目的。

强夯法适用于煤化工、堆料场、公路、机场、工业与民用建筑、油罐等地基处理面积大的工程，经济技术效果显著。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，在全国特别是西北黄土地区地基处理得以广泛应用。

二、强夯施工设计

2.1夯点布置及夯点间距确定。强夯夯点布置根据地基平面形状分为正方形、三角形和梅花形等。不同能级的强夯采用不同的夯距，强夯能级分为1000KN.m、2000KN.m、3000 KN.m、4000 KN.m、6000 KN.m及8000 KN.m等。强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外边缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。根据经验夯点间距可取夯锤直径的2.5-3.5倍。同样根据修正后的梅纳公式计算夯点间距。

H = k√M×h/g

(式中：H——有效加固深度m;k——修正系数;M——锤重 KN;h——落距 m;g——重力加速度m/s2其;中修正系数k对于黄土取0.4 )

以3000KN.m能级强夯为例，根据经验夯点间距为5—6m，侧向位移随距夯中心的距离增大而逐渐减小，当离夯心距离大于5m，责未发生明显位移。根据试验检测结果，可以确定在最佳夯击条件下夯点间距为5-6m为宜，这时能使夯击下沉充分发挥，同时侧向挤压也发挥作用，从而达到土的竖向压缩和横向挤压最佳效果。试验检测证实1000KN.m、2000KN.m、3000 KN.m能级的强夯其加固深度大约分别为4—4.5m、5-5.5m、6.5-7m。由此可见，黄土地区强夯夯点间距与其有效加固深度大体是一致的。
强夯夯点布置图

根据黄陵煤化项目焦场区域3000 KN.m强夯试验检测表明：(1)夯距相同，但夯点布置不同的强夯，其有效加固深度相差不大。3000 KN.m强夯夯点布置间距6m正三角形和6m正方形有效加固深度都在6-7m之间，但从土质改善情况正三角形夯点优于正方形。(2)在夯击数与夯击能级相同的条件下，强夯两遍或强夯三遍然后搭接满夯一遍，与强夯一遍然后搭接一遍地基加固效果基本相同。所以在强夯工程施工中，如果地质等条件允许，建议采用强夯一遍完成，不仅可以缩短施工周期，而且节省施工成本。

2.2夯击次数确定。强夯法的夯击次数应以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定原则。现场可选取不小于400㎡试夯区3000KN.m强夯得到夯击次数和夯沉量关系曲线(见图1)。
夯沉次数表

确定夯击次数的同时还应满足下列条件：

(1)最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯能级小于4000 KN.m时不大于50mm;单击夯能级4000 -6000KN.m时不大于100mm单击夯能级大于6000 KN.m时不大于200mm。

(2)夯坑周围地面不应发生过大隆起。

(3)不因夯坑过深而发生提锤困难。

(4)强夯夯击遍数应充分考虑地基土质及含水率情况。

(5)夯击点布置及夯击次数与夯实效和施工费用有直接关系。

(6)强夯两遍之间应有充分的间隔时间。其主要取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。对湿陷性黄土和透水性差的粘性土地基，消散时间不少于3-4周;对透水性好的砂性土可两遍连续夯击。

2.3 施工机械配置。该工艺主要采用带有自动脱钩装置的50-100t履带式吊车并配备自重为20-45t、直径为2.5m的夯锤组成强夯机进行施工。在履带式吊车的臂端设置辅助门架，以防止落锤时机架倾覆。该工艺施工周期短、工艺简单、人员配备少、施工造价低、工程质量易控制等广泛应用于湿陷性黄土地区施工。

强夯工程主要机具设备表如下：

序号	名称	规格/型号	单位	数量	备注
1	履带起重机	50-100t	台	2	配20-45t夯锤
2	夯锤	直径Ф2.5m	个	2	强夯冲击力为1000-8000KN·m
3	推土机	T140	台	2
4	压路机	YZ18C	台	1
5	全站仪	拓普康GTS-332N			测量放线
5	水准仪	DSZ2	台	1	高程控制

三、施工工序及工艺

强夯施工工艺流程图如下：场地平整-→测量放线-→夯前标高-→夯点测放-→夯机就位-→主夯施工-→控制夯击次数及夯沉量-→完成夯点1强夯-→完成所有夯点施工-→场地清理、平整-→夯机就位-→满夯施工-→场地平整-→夯后标高测量-→交工验收

四、施工质量控制

为了确保强夯地基的施工质量，必须采取双项指标控制：控制每点最低夯击数和每点最后2击或3击的平均夯沉量。

只设单项指标不能更好的控制强夯施工质量。如果只控制每点夯击数，则由于地质的不均匀及土质含水量的影响，在同一夯击次数下，经强夯后的土质仍然是不均匀的。对于夯沉量大的夯点，即使已经满足最低夯击数，还需进行继续夯击。直到每个夯点均满足最后2击或3击平均夯沉量设计要求(不大于50mm)。如果只以最后2击或3击平均夯沉量来控制。有时会因强夯中出现的假象而达不到夯实加固深度的目的。

(1)强夯前，应根据地基土的性质与工程设计要求，选择具有代表性的地段进行试夯。试夯面积不小于400㎡。

(2)施工前必须对施工机械设备进行安装与调试。检测夯锤的重量及锤底的面积，场地进行初步整平。对原地基土取样分别进行物理性能分析。

(3)夯击时，夯击点中心偏移应小于150mm。

(4)若地表层较湿或含水量较大时，在进行强夯前应铺设10-20cm厚的碎石或建筑垃圾，然后进行夯击。

(5)夯击完后，应测量夯坑深度、夯点间距、最后2击或3击平均夯沉量，合格后方可进行下一夯点施工。

(6)所有主夯点施工完毕后，现场进行推土机就地整平。为了保证夯区总体下沉量的准确性，要求不能将施工区域外的土推入也不得将施工区域内的土推出。

(7)满夯施工时要求每锤搭接1/3锤径进行，保证整个场地强夯密实。

(8)强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外边缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。

(9)满夯结束后整平场地，湿陷性黄土地基强夯结束后，经3-4周消散期后方可进行承载力及动力触探等检测。

五、结束语

黄陵煤化260万吨/年焦化甲醇项目焦场通过3000KN.M强夯强夯处理地基后，经现场试验检测：地基承载力特征值不小于200Kpa,压缩模量Es不小于12Mpa，地基承载力和地基压缩模量均达到设计要求。

强夯施工技术含量低，施工设备及工艺简单，质量管理易控制。可用于加固各种填土、湿陷性黄土、碎石土、砂土、软土及建筑垃圾等地基，特别对非饱和土加固效果显著。强夯法使地基土的孔隙比人为降低，是消除湿陷性的有效处理方法。对消除工后沉降极为有利，是一种比较经济的地基处理方法。