濕陷性黃土公路段路基強夯法施工技術分析

賈紅衛

（甘肅省平涼公路局，甘肅 平涼 744000）

0 引言

濕陷性黃土廣泛的分布于我國西北、華東等地區[1-3]，其土質特性為：在干燥的條件下強度很高而且黃土的壓縮性較低，但是當受水后，土的結構會迅速破壞，強度下降明顯[4-6]。故在濕陷性黃土地區建設時，要對路基防水以及試用期間的不均勻沉降進行嚴格控制。

目前我國公路交通建設大力發展，在部分地區建設公路時對濕陷性黃土地基進行的處理主要方法有：土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強夯法、重錘夯實法、樁基礎、預浸水法等[7]。

強夯法以其處理地基施工便利、速度快、效果好、造價低等優點在我國處理濕陷性黃土公路路基中應用廣泛。

1 強夯法原理

本路段為Ⅲ級自重濕陷性黃土，經過現場實地考察，擬采用強夯法處理濕陷性黃土地基以提高地基承載力，強夯法處理濕陷性黃土地基的原理是利用重錘在一定高度下落的夯擊能和沖擊波的作用使得地基迅速固結的行之有效的方法，此方法對于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基加固有著顯著的作用。

2 工程實踐

2.1 工程概況

本段公路全長13.3 km，線路海拔在720～732m，施工工期在冬季，道路沿線屬于溫帶大陸性氣候，試驗路段黃土主要為Ⅲ級自重濕陷性黃土，經現場測試及技術鑒定，采用強夯法對黃土路基進行改良。

2.2 濕陷性黃土路基強夯施工準備

（1）強夯施工前的調查，強夯法時利用重錘的重力勢能對路基進行夯實，在進行夯實之前，先對路基周圍的情況進行調查，該路段未發現地下埋設管道與電纜，道路兩頭有居民居住，由于在強夯施工時會產生很大的聲響，在施工前與周圍居民協商，并進行一定的賠償，同時在施工過程中做好了隔音和地面隔振溝槽等措施，力求對周圍居民的影響降到最低。在沖擊壓實壓實機的行路上，清理好路上的碎石以及雜物，保證機器順利通行。同時，由于施工在冬季，道路表面有動土存在，在強夯工作開始前，對路面動土進行清理，路基土中未發現大塊礫石或孤石，凍土層下土層含水量較低，地下水位距離強夯點距離較遠，并且在強夯過后禁止車輛通行擾動土體，保證強夯工作的工作質量。

（2）施工前的準備。在進行強夯工作之前，統籌安排現場已有的機器設備以及現場的施工人員，統籌安排之前，要對已有的機械設備進行全方面的檢查、維護，以保證施工工作流程保證順利進行。在進行強夯過程中，要保持路面的干燥，在施工過程中如果遇到雨雪天氣，要對路面進行防水以及道路兩旁排水措施。

2.3 場地土性參數

為了更好的便于施工和解決路基施工問題，對場地的土的參數進行檢測，濕陷性黃土的顆粒組成見表1。

表1 濕陷性黃土的顆粒組成

表1 中，粗顆粒的礦物成分主要為石英和長石[9]，而表1中粘粒的礦物成分主要是伊利石等中等親水性物質，而且在粘性土的礦物成分中有較多的水溶性鹽，它們大多分布在各種顆粒的表面，且狀態多呈現固態和半固態。濕陷性黃土的礦物組成部分見表2。

表2 礦物成分和水溶鹽含量

黃土的一大特點是在粗顆粒表面會形成不同程度的膠結[10，11]，這是因為在黃土形成的初期，由于水分蒸發的作用，水分通過土空隙逐漸聚焦到較粗的顆粒的接觸點，與此同時，細粉粒、粘粒和一些水溶性的鹽也會聚集到粗顆粒表面。這就解釋了為什么黃土會出現膠結作用。表3為室內試驗測得的濕陷性黃土的各個土性參數。

表3 土性參數

3 夯擊施工設計

本路段所采用錘重17 t、直徑2.0m鑄鐵鐵錘對黃土路基進行夯擊，正方形布設進行3次強夯，第一次進行強夯完成后進行第二次強夯，同時為了避免強夯兩次后出現未強夯點，進行第三次強夯，第三次強夯采用700 kN·m低夯擊能進行強夯，第一次、第二次強夯時間間隔設為17 d，其安排的主要目的是為了保證強夯施工的質量，也是為了使得黃土的孔隙水壓力消散，強夯施工夯點放樣示意見圖1。

圖1 強夯施工夯點放樣圖

圖1 為強夯施工的主夯點和主夯排，主夯點設為①、③、⑤、⑦、⑨，主夯排位 1、3、5、7 排，先對1排的①、③、⑤、⑦、⑨點進行強夯，之后對 3、5、7排的①、③、⑤、⑦、⑨點進行強夯，主夯點完成后，對副夯點進行夯擊，先對2排的②、④、⑥、⑧點進行夯擊，其次在對4、6排的②、④、⑥、⑧點進行夯擊。以此完成夯擊過程。

4 夯擊施工檢驗

4.1 夯擊累計沉降量

通過上述夯實之后，對各點的累計沉降量進行統計分析，本文主要以第1排的主夯點的沉降量為主進行分析，表4為第一排主夯點的沉降量數據。

表4 第1排主夯點累計沉降量

從表4中可看出，隨著夯擊次數的增加，第1排的主夯點①、③、⑤、⑦、⑨的累計沉降量也在增加，其中③號點的沉降量最大，達到了89 cm，為了更加直觀的觀察各個主夯點的沉降量變化，將表4中的數據繪制成夯擊次數-累計沉降量的曲線，繪制結果見圖2。

從圖2中可以看出，隨著強夯次數的增加，測點①、③、⑤、⑦、⑨的累計沉降量也在迅速增加，累計沉降量與強夯次數是成正比的。

圖2 第1排主夯點累計沉降量變化曲線

4.2 強夯監測結果

通過對路基路面強夯之后路面開裂情況進行了監測，路基并未發現開裂沉降等破壞。且路面平整，壓實度達到預期效果。

5 結語

強夯法對濕陷性黃土路基改善有很大的作用，其中如果黃土路基內部還有大塊礫石、草塊以及堅硬雜物等會對強夯產生很大的影響，由于強夯之間具有間歇性，對黃土路基的防水以及排水措施要做好。強夯法對比其他方法具有施工器械簡單、操作難度小、工期短等優點，其加固效果也十分顯著，不僅對路基表層土有更好的加固效果，對路基深層部分也有不同程度的加固。