阜新至朝陽高速公路黃土強夯處理淺析

錢同慶

【摘要】遼寧地區(qū)高速公路建設(shè)中基本無濕陷性黃土處理的經(jīng)驗，給地處黃土邊緣地區(qū)的遼寧阜新、朝陽地區(qū)高速公路頂目的建設(shè)帶來了前所未有的困難。本文通過對阜新至朝陽高速公路強夯施工處理濕陷性黃土試驗的分析研究為今后遼寧省高速公路濕陷性黃土處理的研究提供借鑒。論文詳細介紹了阜新至朝陽高速公路濕陷性黃土處理方案的確立，濕陷性黃土的強夯試驗夯擊能、點夯次數(shù)、夯沉量等試驗參數(shù)的確定、重點對強夯試驗前后黃土濕陷系數(shù)、壓縮模量等指標的變化進行對比分析，進一步確定各種夯擊能作用下的有效影響深度。

【關(guān)鍵詞】濕陷性；強夯；黃土

1引言

阜新、朝陽地區(qū)地處半干旱半濕潤大陸性氣候帶，年平均降雨量487mm。國家標準《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）首次將遼寧阜新、朝陽地區(qū)列入黃土邊緣地區(qū)。阜新至朝陽高速公路（以下簡稱阜朝高速公路）路線經(jīng)由地段近44%（116.7km）位于黃土狀亞粘土地區(qū)。黃土狀亞粘土厚度一般在4-12m，局部可達20m，根據(jù)地質(zhì)勘查和試驗資料，該黃土狀亞粘土多具有Ⅰ-Ⅱ級非自重濕陷性，局部具有自重濕陷性。黃土狀亞粘土為硬塑狀態(tài)非飽和土，含水量（max=22%，min=5%）平均為12%，干密度（max=1.61%，min=1.41%），試驗檢測最佳含水量12-13%，最大干密度1.8%左右。

此前遼寧地區(qū)高速公路建設(shè)中基本無濕陷性黃土處理的經(jīng)驗，給此條高速公路項目的建設(shè)帶來了前所未有的困難。根據(jù)遼寧省朝陽地區(qū)黃土特點和黃土規(guī)范要求，施工圖設(shè)計中對濕陷性黃土路段的路基、橋涵基底提出了強夯等處理濕陷性黃土的方案。

1.路基基底為Ⅰ級非自重性濕陷的黃土地段，路基基底清表后采用沖擊碾碾壓。橋臺處理采用夯擊能1000 KN·m強夯處理。

2.路基底為Ⅱ級非自重性濕陷的黃土地段，根據(jù)基底黃土層厚度確定處理方式：

表1

基底黃土層厚度 普通路基 橋臺、臺后及高擋墻路基

≤2.0m 沖擊碾壓（0.18m） 1000KN·m強夯

2.0～5.0m 1000KN·m強夯（0.54m） 1600KN·m強夯

≥5.0m 1600KN·m強夯（0.72m） 灰土樁

注：括號內(nèi)數(shù)值為處理完成后地基沉降量。

3.路基基底為自重性濕陷黃土地段，視路基填土高度及基底黃土層厚度確定處理方式：

表2

基底黃土層厚度 普通路基 橋臺、臺后及高擋墻路基

≤2.0m 1000KN·m強夯（0.54m） 1600KN·m強夯

2.0～5.0m 1600KN·m強夯（0.72m） 2000KN·m強夯或灰土樁

≥5.0m 2000KN·m強夯（0.90m） 灰土樁

注：括號內(nèi)數(shù)值為處理完成后地基沉降量。

2阜朝高速公路強夯處理

2.1強夯試驗確定點夯次數(shù)等試驗參數(shù)

為了確定合適的強夯參數(shù)，選擇多種夯擊能E=1000、1600和2000kN·m，每種夯擊能單點夯擊次數(shù)n為8擊。試驗段強夯的要求為：先進行點夯2遍，夯點位置按正方形布置，夯點間距4 m×4 m。單點夯擊時，第一遍夯擊點間距8 m，第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間，也就是所謂的間隔跳夯。點夯的夯擊次數(shù)用最后兩擊的夯沉量△s≤5 cm作為控制標準。

按上述試驗方案和技術(shù)要求對阜朝高速公路某一試驗路段進行強夯試驗，強夯前后按每隔0.5 m的深度間距取夯點間的土樣進行室內(nèi)物理力學(xué)試驗，分析比較黃土經(jīng)強夯后物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律。

2.2強夯施工程序

1.施工準備

強夯設(shè)備夯錘錘重、起吊高度應(yīng)滿足各級夯擊能要求。

2.夯擊施工

（1）清理并平整施工場地。

（2）夯點放線定位。強夯機組就位，夯錘對準夯點位置，夯位偏差不超過150mm。

（3）將夯錘起吊至預(yù)定高度，自動脫鉤使錘體自由下落。

（4）每次夯擊前都應(yīng)測出落地后錘頂標高，以便計算每擊沉降量，至最后兩擊下沉量≤5cm，便為該夯點結(jié)束。

（5）夯擊過程中，應(yīng)測量每個夯點每次夯擊的夯沉量。

（6）點夯結(jié)束后，再以低能量進行滿夯兩遍，錘印搭接。

（7）夯擊前應(yīng)埋設(shè)超孔隙水壓力傳感器，測定夯擊過程超孔隙水壓力增加和消散規(guī)律，以確定下遍夯擊時間開始。

2.3強夯的檢測

1.夯前檢測

（1） 夯前應(yīng)對試夯區(qū)布設(shè)2個人工探井，深度大于預(yù)期加固深度2-3m，每隔0.5m取一原狀土樣，進行土的常規(guī)試驗和濕陷性試驗，求得土的含水量、干濕密度、空隙比、塑液限及濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和起始濕陷壓力。

（2）場地土的擊實試驗：求得土的最佳含水量、最大干密度。

2.夯中檢測

（1）夯錘的落距不小于規(guī)定值，落點誤差不大于15cm。

（2）夯擊的全過程要記錄每一點的夯擊起止時間、單位夯擊能、夯擊次數(shù)、夯沉量以及夯坑及周圍隆起形態(tài)。

3.夯后檢測

強夯結(jié)束后測量地面高程，靜置兩周后就可以進行效果檢測。

（1）夯后進行土的常規(guī)試驗和濕陷性試驗，求得強夯后的土的含水量、干濕密度、空隙比、塑液限及壓縮模量、濕陷系數(shù)。

（2）進行靜荷載試驗，以確定其實際承載力。

2.4強夯效果對比

該試驗路段使用強夯法處治濕陷性黃土前后各項指標的變化情況如圖所示：

圖1

圖1是各種夯擊能下黃土濕陷系數(shù)的變化，可看出黃土濕陷系數(shù)隨著深度波動明顯，總體上較處理前有較大的改善。圖2中， E=1000kN·m、1 600 kN·m、2000 kN·m下的有效影響深度大致為3.5 m、4.5～5.0 m、6.0 m及以上，有效影響深度內(nèi)的濕陷性系數(shù)有所降低。

而且從其它各項土常規(guī)試驗結(jié)果看，強夯處置后黃土的孔隙比、干密度等基本物理指標都得到了明顯的改善。綜合看來，可以認為1000-2000kN·m的夯擊能作用下夯擊8次達到了消除濕陷性的目的，可以滿足阜朝高速公路濕陷性黃土路基處理的要求。

3結(jié)束語

從阜朝高速公路的濕陷性黃土強夯處理試驗結(jié)果看，濕陷系數(shù)小于0.015，較成功地達到了消除黃土濕陷性的目的，為今后高速公路濕陷性黃土處理的研究提供了寶貴的研究經(jīng)驗。

參考文獻

[1]《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）

[2] 胡彥春，和燕.濕陷性黃土地基的處理方法評述 巖土工程

[3] 阜新—朝陽高速公路施工圖設(shè)計說明 遼寧省交通勘測設(shè)計院