文章编号ｔ　１６７１—４７６８（２００６）０５—００５４　０４　

强夯法在处理湿陷性黄土地基中的应用　

马　堑　

（陕西省电力设计院，西安７１００５４）　

摘要：通过某变电所工程实际，介绍强夯法在处理湿陷性黄土地基中的应用现状，对存在的　

问题进行分析和处理。分析了强夯对黄土密度、压缩性和湿陷性等工程特性的影响，探讨了强　

夯法处理湿陷性黄土地基的工程效果，对黄土地区工程建设具有一定的参考价值。　

关键词：地基；强夯法；湿陷性黄土；试夯；加固深度　

中图分类号：ＴＵ４４４　文献标识码：Ｂ　

１　引　言　

强夯法又称动力固结法，是２０世纪６０年代　

末由法国梅纳（Ｍｅｎａｒｄ，１９６９）公司首创、７０年代　

在我国发展起来的一种地基加固方法。该方法用　

起重机械（起重机或起重机配三角架和龙门架）将　

８Ｏ　ｋＮ～３ｏ０　ｋＮ的夯锤吊到６　ｍ～２５　ＩＴＩ高度后，　

自由落下，产生强大的动能，对地基进行夯实。可　

使填土或地基表层疏松土空隙体积减小，密实度　

提高，降低压缩性，提高抗剪强度和地基承载力。　

此法在开始时，仅用于加固砂土和碎石土地基，　

但经过几十年的应用与发展，它已适用于加固从　

砂性土到粘性土的各类地基。强夯法由于具有效　

果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、简便易　

行和节省材料等优点，很快传播到世界各地。近些　

年来，在我国强夯法多用于湿陷性黄土地基处　

理，不仅能有效提高地基的强度，而且还能有效地　

消除黄土的湿陷性。　

２某工程工程地质概况　

陕西省某变电所工程，地处陕北黄土高原南　

缘的黄土残塬区。整体地势沿黄土塬一侧的斜坡　

由东向西逐渐降低。塬区顶部地形一般平缓开阔，　地形起伏不大，黄土湿陷性较大，上部结构对变形　

敏感，为最大限度降低黄土湿陷性，故采用强夯地　

基处理方法。地质勘察成果如下：　

场地地层主要有：①黄土状土Ｑ　、②古土　

壤Ｑｉ　‘、③黄土类土Ｑｉ　＋ｐ　、④古土壤Ｑ｛　。、　

⑤黄土类土Ｑ；　’、上部湿陷性强烈，压缩性高；　

中部湿陷性下部趋弱，压缩性中等。具体分层情况　

如表１所示。　

３场地湿陷性评价　

按照《湿陷性黄土地区建筑规范》（ＧＢ　

５００２５—２００４），对场地黄土地基的湿陷类型及其湿　

陷等级进行了判定及计算。根据计算判断该场地　

为自重湿陷性场地，湿陷性黄土地基湿陷等级为　

ｌＶ级。　

４地基处理方案的选择　

为消除地基土的湿陷性，提高地基土的承载　

力，根据勘探结果，设计采取强夯法来消除场地的　

湿陷性。施工前进行了试夯。　

５试夯设计参数的选择　

（１）单点夯击能的确定：结合本工程实际，根　

收稿日期ｔ２００６—０９—２５　

作者简介：马堑（１９７７一），男，陕西西安人，陕西省电力设计院助理工程师。

　维普资讯 http://www.cqvip.com 第５期　马　堑强夯法在处理湿陷性黄土地基中的应用　

衰１　天然地基主要物理力学指标　

土层厚度　层底标高　主要物理力学性质指标平均值　层号　土层名称　土层描述　（ｍ）　（ｍ）　ｙ　Ｉ一２　Ｃ　（　）　（ｇ／ｃｍ。）　ｅ　Ｉ　Ｌ　（ＭＰａ　）　（ｋＰａ）　（。）　

黄褐色，大虫孔，垂　５．８～８．２　９７５．６６～　２０　１．５７　１．０８５　Ｏ．２５　０．４１２　３０　１５　１　黄土状土　直节理，压缩性中等　９８２．８４　

深黄褐。硬辍，大量　１．Ｏ～２．０　９６８．４６～　１９　１．７０　０．８９４　Ｏ．２Ｏ　１．１４３　３Ｏ　ｌ５　２　古土壤　钙质条纹，胶结性差　９７６．０４　

灰黄色，土质均匀。　５．Ｏ～８．２　９６７．１３～　１７　１．５５　０．８４６　Ｏ．２Ｏ　０．１５９　３５　２０　３　黄土类土　针状空隙。钙质结核　９７３．３４　

深黄褐。中等胶结，　Ｏ．６～１．１　９５８．Ｏ６～　１８　１．７Ｏ　Ｏ．８７５　Ｏ．３４　０．１５１　４０　２５　４　古土壤　大最白色钙质条文　９６４．４Ｏ　灰黄色，交错层理，　６．３～８．５　９５７．Ｏ６～　１９　１．６８　０．９２４　０．１３　０．１Ｏ２　４５　２０　５　黄土类土　９６３．４０　土质均匀，硬塑　

据地基土类别、结构类型、荷载大小和处理深度等　

因素的综合考虑，并通过现场试夯确定。本次夯击　

能选择为２　５００　ｋＮ・ｍ。　

（２）试夯点的布置及间距：夯击点布置根据　

基础的形式和加固要求而定，由于本次进行的是　

大面积地基处理，夯点采用梅花形布置（夯点布置　

见图１）。考虑相邻夯点侧向影响的相互搭接，夯　

击点间距取夯锤直径的２．５～３．５倍，第一遍夯击　

点间距取４　ｍ，以后适当减小为３　ｍ。夯锤底面为　

圆形，锤重２５　ｋＮ。夯点起吊高度为１０　ｍ。　

图ｌ夯点布置　

（３）处理范围：强夯处理范围大于建筑物基　

础范围，每边超出基础外缘的宽度拟取处理深度　

的１／２，并大于３　ｍ。　

（４）加固影响深度：按Ｍｅｎａｒｄ公式：　

Ｈ＝ａ．俪　

式中　Ｈ——加固影响深度　

——夯锤重，２５０　ｋＮ；　

ｈ——落距，１０　ｍ；　

。——折减系数。　

。的取值是一个值得探讨的问题，国外。的　

取值范围０．５～１．０，而国内经验多为０．２８～　

０．８５，本工程土体为黄土，参照已完成工程经验，　

试夯时取值为０．５，计算得出加固深度Ｈ可达　

８　ｍ左右，满足设计要求。　６试夯及其效果分析　

（１）单点夯击次数与夯击遍数：单点夯击击数　

指单个夯点一次连续夯击的次数，对整个场地完　

成全部夯击点称为一遍，单点的夯击遍数加满夯　

的夯击遍数为整个场地的夯击遍数。单点夯击试　

验在现场进行，通过测试可得，每击的夯沉量随击　

数的增加而减少。夯击击数和夯沉量关系曲线见　

图２。夯击次数的确定为最后两夯平均夯沉量不　

大于５０　ｍｍ，由图可知，夯击１２击之后，再增加　

击数，其加密效果并不显著，再击下去只能造成能　

量浪费，故初步确定１２击为最佳击数。因所加固　

的土层较深，为保证加密效果，初步确定夯击遍数　

为三遍，对表层１～２　ｍ的土层用低能量进行满　

夯一遍处理。根据当地施工经验，超空隙水压力消　

散大致需要一周时间，结合试夯效果，初步确定前　

后两遍之间的间歇时间为１０　ｄ，并根据现场夯击　

情况，对间歇时间做出及时的调整。　

ｌ２Ｏ　ｌｏｏ　８０　蛙６Ｏ　散４０　

２Ｏ　Ｏ　ｌ　５　７　ｌｌ　ｌ　ｌ５　夯击次数（Ｎ／次）　

图２夯击次数一沉降量关系曲线　

（２）根据强夯设计的技术参数。对地基土进　

行试夯前后的土工试验结果进行了对比（见表　

２）。由表２可以看出，试夯前后土的物理力学指标　

发生了显著变化，土体的工程性质明显改善。特　

别是上部６　ｍ深度范围内土体，

其千密度大幅度　维普资讯 http://www.cqvip.com 西北水力发电　第２２卷　

增加，最大达到１．６６　ｇ／ｃｍ，孔隙比和压缩系数明　

显减小。上部８　ｍ的土体湿陷系数均不大于　

０．０１５，表明该场地主要湿陷性土层的湿陷性已基　

本消除。８～１０　ｍ范围内土体各种土性指标变化　

幅度不大，但比夯前也有所改善，土体干密度　

达到１．５９　ｇ／ｃｍ。，孔隙比　达到０．９１２，压缩系数　

一　达到０．１０１　ＭＰａ。。。，湿陷系数　一０．０２０，由　

此可知现场试夯的实际加固影响深度大于由　

Ｍｅｎａｒｄ公式计算的８　ｍ。　

表２强夯前后地基土主要物理力学指标对照表　

夯前夯后　密度ｐｄ　孔隙比　压缩系数　湿陷系数　ｌ一２　深度日　及比值　（ｇ／ｃｍ　）　８　（ＭＰａ　）　夯前　１．３Ｏ　１．Ｏ８５　Ｏ．４１４　Ｏ．Ｏ６３　

２　夯后　１．６６　Ｏ．６３３　Ｏ．１４６　Ｏ．Ｏ１２　

比值　０．７８　１．７１　２．８４　３．１５　

夯前　１．４１　Ｏ．８９４　０．１４０　０．０５８　

４　夯后　１．６２　０．６４８　０．１３７　０．Ｏ１３　

比值　Ｏ．８７　１．３８　１．Ｏ２　３．Ｏ５　

夯前　１．４３　０．８４６　Ｏ．１６２　０．Ｏ３９　

６　夯后　１．５６　Ｏ．６９２　Ｏ．１４４　Ｏ＋Ｏ１４　

比值　Ｏ．９２　１．２２　１．１３　２．７８　

夯前　１．４０　０．８７５　Ｏ＋１４９　０．０４４　

８　夯后　１．５２　Ｏ．７２７　Ｏ．１４８　Ｏ．Ｏ１５　

比值　Ｏ．９２　１．２Ｏ　１．Ｏ１　２．９３　

夯前　１．５８　０．９２４　０．１０７　０．０２７　

１Ｏ　夯后　１．５９　Ｏ．９１２　Ｏ．１Ｏ１　０．０２０　

比值　Ｏ．９９　１．Ｏ１　１．Ｏ６　１．３５　

通过对表２中物理力学指标夯前和夯后的对　

比分析表明，土体的干密度有了较大幅度的提高，　

孔隙比和湿陷系数都得到了　很好的改善。　

７强夯过程中主要控制点与控制措施　

（１）夯击前后对地基土进行检测，检验点不少　

于６处，同时现场测定每点夯击后的地基平均变形　

值，以检验强夯效果。测试工作在强夯后４周进行。　

本次施工过程中单点夯击下沉量最大为　

１．２　ｍ，最小为０．９　ｍ，夯坑平均沉降量为１．１　ｍ。　

表面推平满夯后，地面标高平均降低６２　ａｍ。夯击　

结束后进行动力触探，结果表明，该场地承载力比　

夯前大大提高。土体承载力由１６０　ＭＰａ变为　

２４１　ＭＰａ，提高到原来的１．５倍，基本满足设计要　

求的地基承载力。通过现场原位载荷试验，得到Ｐ　

—Ｓ曲线如图３所示。　

（２）在此工程中按以下步骤进行施工：首先　根据夯坑的深浅，酌情夯到５～６击，回填一次料　

填满夯坑后再夯。如果夯５～６击形成的夯坑仍然　

较深，则继续填满夯坑再夯，如此反复进行。直至　

夯到５～６击后，回填料下沉不大时，再按最后两　

击的平均夯沉量不大于５０　ｍｍ的要求继续夯击，　

直至满足上述要求为止。实践证明，按以上步骤进　

行强夯处理，加固效果沿地基深度方向分布合理，　

效果明显，可操作性强。　

ｏ　ｌＯＯ　２００　３００　４００　５Ｏ０　Ｐ／ｋＰａ　

图３　Ｐ—Ｓ曲线　

（３）在施工过程中，发现夯锤落坑有倾斜现　

象，经分析主要有两个原因：①夯锤本身存在偏　

心。对这个问题，应在锤边焊钢板使其自身平衡。　

②在夯击过程中，因为夯锤个别气孔堵塞，造成　

夯锤落地时所受向上托力不一致，故在施工过程　

中，要保持气孔上下贯通。当夯坑倾斜较严重时，　

应及时回填土或碎石找平　

８结束语　

（１）强夯法处理非饱和湿陷性黄土地基具有　

明显的工程效果　能明显提高土体密度，降低土的　

压缩性，有效消除黄土的湿陷性，改善黄土工程性　

能。且由于强夯法夯击能量较大，由本工程可知实　

际加固影响深度达到了ｉ０　ｍ。　

（２）有效减少地基沉降量。强夯加固地基，使　

土的密度增大，孔隙比减小，压缩系数降低。因此　

地基沉降量有时可减小数倍，并可解除不均匀沉　

降的危害。　

（３）由于影响夯击效果的因素很多，在确定强　

夯法施工参数时要把经验公式和现场试夯法结合起　

来，由两者共同确定的施工参数会更切合实际。　

参考文献：　

［１３叶书麟。等．地基处理与托换技术［Ｍ］．北京：中国建　

筑工业出版社，１９９４．　

［２］《地基处理手册》编写委员会．地基处理手册［

Ｋ］．北　维普资讯 http://www.cqvip.com