淺談強夯在濕陷性黃土公路路基中的應用

王彥兵

摘 要：本文某公路維修改建工程為例，對在濕陷性黃土路基的施工中強夯法的應用進行介紹。論述了強夯法的施工工藝以及施工過程中質量控制要點，并對強夯效果進行了分析。

關鍵詞：濕陷性黃土；路基；強夯；施工

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0107-02

黃土是第四紀時期形成的一種比較特殊的粘性土，粉粒含量較高，顆粒間結合得很不緊密，比較疏松。土中含有多量碳酸鈣等，一旦被水浸濕則容易剝落和遭受侵蝕；黃土遇水后容易產生一定的沉陷或位移——即濕陷。一般典型的黃土透水性較強，黃土處于干燥狀態時比較堅硬，浸濕強度下降很快，干燥時強度很高，而含水量較大時又容易形成彈簧土現象，隨著水份的蒸發會產生開裂現象，所以黃土對于路基來說不是理想的材料。水的侵入而導致黃土不利于路基施工，因此處于黃土地區的路基施工時，應做好排水（包括路基附近的地下水和地面水），并及時防護、加固好排水結構。如果在雨季施工時，要特別注意把降雨及時排出到路基范圍之外，不能在施工范圍內形成積水。在濕陷性黃土地區修建公路，主要是穩定與沉降變形問題。

1 項目概況

該公路維修改建工程沿線大部分為黃土覆蓋，為黃土高原區。本項目多處路段存在翻漿、沉陷，需要對翻漿、舊路補強、壩式路基等存在病害進行處治。為了確保路基沉陷處治質量，對沉陷特別嚴重的壩式路基采取了下挖1.5-2米，整平后進行強夯，換填級配良好的砂礫分層壓實，并配合拖式羊角碾進行碾壓，以處治完的路基及時進行沉降觀測。

2 施工參數

2.1 施工設備

強夯設備選擇SHQ32O，夯能級200t*m，標準夯錘重量12t，最大單繩提升力12t，夯錘最大距地面提升高度15m，臂架長度25m。

2.2 采集試驗數據

強夯處理前，獲取不同深度處的原狀土干密度、濕陷性系數、地基承載力、天然含水量，并做土的液塑限試驗。

按不同夯擊能、夯擊次數處理壩式路基（6、8、10擊）后，分別取土樣，然后完成密實度試驗和固結試驗（根據設計要求消除濕陷深度分別取樣。夯擊能1200KN.M，要求消除濕陷性5.0m時，分別取原地面以下4.0m、4.5m、5.0m三個不同土層深度的土樣），同時對不同深度處做地基承載力試驗。

依據試驗數據進行判斷：達到要求的濕陷處理深度時，合理的夯擊能所對應的夯沉量、干密、度最佳夯擊數及承載力時多少，并以試驗數據取得的最佳夯擊數所對應的承載力、干密度、以及夯沉量作為施工控制指標。

2.3 強夯技術參數

2.3.1 落距

直接影響加固深度的主要是單點夯擊能大小，夯錘錘重與落距的乘積為單點夯擊能，因此，影響單點夯擊能大小的兩個參數就是夯錘錘重和落距。根據設計，夯擊能為1200KN.m，選用圓形帶有氣孔的夯錘，錘徑2.5米，錘重11噸左右，落距的高度依據錘重來計算：

Ep=mgh

H=Ep/mg=1200000/11000*10=10.9m；H取11米。

2.3.2 夯擊遍數

單點夯擊分別按6、8、10擊數進行試夯，取得試驗參數。整個區域夯擊時，以6擊為基數，若果夯沉量不能滿足之和、之差的要求，則繼續增加夯擊點數。夯擊3遍，最后1遍采用低能量滿夯，以夯實表層松動的土。

2.3.3 夯擊點布置與間距

依據設計和以往的強夯施工經驗，一般根據地基土的性質和要求處理深度布置夯擊點間距。夯點布置采用正方形，間距5米，按夯錘底面尺寸用白灰輪廓線標出每個夯點。

2.3.4 強夯間歇時間

在采用3遍夯擊時，每遍夯擊間應當留一定的時間間隔，這樣會有利于消散土中超靜水壓力。當完成第一遍夯擊后，停止夯擊，待夯坑內的孔隙水蒸發后將夯坑填平。在規定的時間間隔后，用以上方法開始第二遍夯擊，用推土機將夯坑填平，第三遍用低能量滿夯，將作業區內的表層松土夯實。

3 施工工藝與方法

施工工序：路基開挖—夯點測放—測量高程—夯機就位—點夯施工—填平夯坑并測量高程—第二遍夯點測放—第二遍點夯施工—滿夯施工—測量夯后場地高程—檢測。

（1）開挖路基。將沉陷的路基下挖2米，并在兩端接頭處留好臺階。施工前組織人員修建臨時排水設施，施工時要在四周設置好臨時排水溝，保持水路暢通，若有降雨便于及時排除雨水，要平整地形起伏不平的地方。（2）夯點測放。用石灰線放出設計的第一遍夯點位置。（3）強夯機就位。強夯機械就位，把夯錘對準預先設定的夯點位置。（4）強夯施工。采用強夯法處理濕陷性黃土路基，應按照設計圖紙給定的黃土濕陷等級采用不同的夯擊能、夯擊次數進行強夯路段施工。通過檢測不同夯擊能、夯擊次下不同深度土的干密度、地基承載力、含水量、濕陷系數、夯沉量，判定濕陷是否消除或消除濕陷深度是否滿足設計要求，同時控制最后兩擊夯沉量之和不大于15cm，之差不大于8cm。土的天然含水量宜低于液限含水量的0.6倍或塑限含水量1～3%。在擬夯實的土層內，當土的天然含水量低于10%時，應對土體進行灑水等措施讓接近最佳含水量；當天然含水量超過塑限含水量3%以上時，應將土體進行晾曬以降低其含水量。（5）重復步驟4，按規定的夯擊次數完成一個夯點的夯實。（6）現場記錄：記錄每個點的夯擊能量、夯擊次數及夯沉量。（7）移動到下一個夯點，直到完成第一遍夯擊施工。（8）靜置24小時后進行第二遍夯擊施工，測量夯后高程。（9）靜置24小時后進行最后一遍夯擊施工，測量夯后高程。

4 強夯處理效果

通過對4段壩式路基進行強夯其結果見表1。

通過對4段壩式路基進行強夯試驗數據的統計，得到如下結論：

強夯以后的路基濕陷性明顯得到消除，強夯法用于濕陷性黃土的路基施工中，提高了地基的承載力，復合地基承載力在300kpa以上；消除了黃土地基濕陷性，濕陷系數小于0.015，減小增濕沉降，從而達到了控制工后路基沉降的目的。

5 結語

通過上述強夯法施工的研究與實踐可以看到，該維修改建工程在壩式路基沉陷處治時所選取的方案是合理和成功的，該壩式路基的處治效果也是好的。由此可見，加強濕陷性黃土公路路基強夯這一環節的組織與監控非常重要。在在濕陷性黃土公路路基強夯施工中，應重點關注以下幾方面問題：（1）強夯效果最好時土體所對應的天然含水量為低于塑限含水量的1-3%左右，且接近最佳含水量。（2）路基的強夯效果取決于土質和含水量，當路基土體含水量大于塑限含水量時，同一夯擊能的影響深度大大減少，會出現路基土體反彈現象。（3）濕陷性黃土路基土體含水量≦最佳含水量時，土體孔隙內不出現自由水，可連續進行夯擊，減少機械移動，提高了施工效率。

參考文獻

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[2]（GB50025-2004）《濕陷性黃土地區建筑規范》[S].

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[4]馬峰.公路工程濕陷性黃土路基施工的措施[J].住宅與房地產，2018，（01）：206-207.