谢建武

（1、太原理工大学水利科学与工程学院 山西太原 0300242、山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 强夯法处理坝基的试验情况

耿庄水库是山西省万家寨引黄工程北干线向朔州市供水线路末端的调节水库，位于朔州市，属半挖半填平原围封水库，大坝为碾压均质土坝。因坝基土具有湿陷性，而强夯法因其具有适应范围广、施工机具简单、节省材料、造价低廉等一系列优点，坝基设计采用强夯法处理。强夯范围面积为198894m2。强夯的设计单击能不小于3000 kN·m。

根据以往经验并结合有关专家的建议，认为根据该工程地质条件及设计要求的处理指标，强夯采用3000 kN.m至4000 kN.m范围的能级处理应该能满足要求。本着在满足设计处理技术要求的前提下既经济又快速的施工原则，决定采用3000 kN.m和4000 kN.m两种能级在现场进行生产性试夯。但试验结果显示以上两种能级均不能满足设计要求，且在试夯中出现一些明显的不合理现象。若再换用更高能级、挤密桩、换填土等其他方法进行处理，从经济上考虑明显不合理。后经工程技术人员认真探索研究，认为试夯过程中出现的几点较为突出的不合理现象是土体中夹杂的大量树根造成的。据此，将试夯方案进行调整，首先清除处理深度范围内的树根，然后再进行试夯，试验结果显示4000 kN.m能较好地满足设计要求的技术指标。

根据湿陷性黄土中夹杂大量树根的工程实际地基情况，结合传统强夯施工工艺优点，研究总结形成了强夯法处理湿陷性黄土含密植树根坝基施工工法。该工法在实践中得到了监理单位和建设单位的一致好评，山西省劳动竞赛委员在引黄入晋北干线劳动竞赛活动中授予山西省水利建筑工程局“山西省五一劳动奖状”。

2 强夯处理坝基面临的难题

根据耿庄水库坝基强夯采用3000 kN.m和4000 kN.m两种能级进行生产性试夯结果均不能满足设计处理要求，且在试夯过程中还发现有几点较为突出的不合理现象（一是夯点四周虽隆起超过标准（≥30 cm），但下沉量仍控制不住；二是最后两级平均下沉量不易满足小于等于50 mm的技术要求；三是夯锤倾斜频繁，夯坑底面倾角大于30°）的实际情况，如何避免换用更高能级、换填土、挤密桩等其他方法进行处理，是强夯时面临的现实问题。

3 施工工艺研究与改进

经工程技术人员认真探索研究，认为采用3000 kN.m和4000 kN.m两种能级不满足设计要求且在试夯过程中出现的几点较为突出的不合理现象是由于土体中夹杂的大量树根造成的。最后将生产性试夯方案进行局部调整，主要是先清除处理深度范围内的树根，然后再按程序进行试夯，试验结果显示4000 kN.m能较好地满足技术指标。

3.1 施工工艺特点

对传统的强夯法处理湿陷性黄土施工工艺进行地基适应性改进。在地基土含有大量密植树根时，可不采用提高强夯能级、基础换填、挤密桩等造价较高或工期较长的其他工程处理措施，有效利用强夯法的优点，对地基土进行加固处理，达到经济、快速的施工目的。

3.2 施工工艺原理

强夯法对湿陷性黄土加固原理是利用提高的重锤下落对地基土施加很大的冲击能，该冲击能在地基土中所形成的冲击波和动应力，使土体中的气体排出，土体颗粒结构改变，并在土层表面形成一层较为均匀的硬层，使土体的承载力大大提高，可消除湿陷性黄土的湿陷性并有效提高地基土的强度、降低土的压缩性等。若土体中含有大量密布树根，就形成了天然的“弹簧状”防护体系，其对强夯的冲击能有显著的消弱作用。在强夯前对土体中的树根进行有效清除，就可避免树根对冲击能的消弱，从而使作用在土体中的冲击波和动应力能有效发挥作用。

3.3 工艺操作要点

本工序主要有清除树根、测量放线、点夯、副夯及满夯等，各工序的操作要点如下：

3.3.1 清除树根

清理并平整施工场地，根据设计要求的清理厚度，将场地表面耕土及杂物等全部清除。表土清除后，由人工将场地表面的树根捡拾干净。

表土清除后，由人工配合挖机在场地内按10 m2左右面积修筑畦块，然后浸水。其一是为了容易清理深埋的树根，其二是使待夯土的含水量适合。

待畦块的水充分渗透后，用农用旋耕犁对土壤进行深翻，同时在旋耕犁后面由人工手持镰刀对翻露出的树根进行捡拾。在点夯过程中，安排人工及时对夯坑内裸露的树根进行清除。

3.3.2 测量放线、定位

依据施工控制网放出强夯区框线，绘制强夯区域平面布点图，用灰线撒出强夯范围，然后标出夯点的准确位置。

3.3.3 点夯

点夯包括主夯和副夯，具体顺序为：（1）起重机就位，使夯锤对准夯点位置；（2）测量夯前锤顶高程；（3）将夯锤吊起到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，测量锤顶高度；（4）重复步骤（3），按设计规定的夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击；（5）重复（1）～（4），完成主夯全部夯点的夯击。

3.3.4 满夯

满夯对表层松土加固非常重要，一定要保证锤锤搭接，不允许有漏夯。平整后测出夯后场地平均高程，做好记录。

4 效果分析

面对耿庄水库试夯时出现的问题，参建各方有关人员随即进行积极讨论，普遍认为有其他三种处理方案可供选用。一是继续换用更高能级进行试夯；二是换填土处理；三是采用挤密桩进行处理。从费用和工期方面考虑，以上三种方案皆有不合理之处，简单分析如下：

4.1 换用高能级强夯

换用高能级进行处理从经济上考虑明显不合理。以4000 kN.m和5000 kN.m为例比较说明，5000 kN.m能级每平方米综合单价比4000 kN.m多20元左右，按20万m2考虑，总造价提高约400万元。

4.2 换填土

按要求的处理深度6m考虑，需挖填土方各120万m3，按当时的综合单价计算，每立方米需11元，总造价约需1300万元，比用强夯处理多500万元，且工期要比强夯长3个月。

4.3 挤密桩

按素土挤密桩考虑，换算成每平方米造价约70元，比强夯4000 kN.m多30元左右，按20万m2考虑，总造价提高约600万元。

在讨论过程中，现场有关技术人员经过认真调查研究，发现在试夯时夯坑内有大量树根，认为试夯不合格的原因很可能是由深埋的大量树根引起的。据此，将试夯方案进行调整，首先清除处理深度范围内的树根，然后再进行试夯，试验结果显示4000 kN.m能较好地满足技术指标。施工技术人员根据湿陷性黄土中夹杂大量树根的工程实际地基情况，结合传统强夯施工工艺优点，研究总结形成了强夯法处理湿陷性黄土含密植树根坝基施工工法。该工法在实践中取得了很好的经济及社会效果，避免了坝基处理变更为其他费用或工期都不理想的施工方法，得到了参建单位的一致好评。