阜新至朝陽高速公路黃土強(qiáng)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(yàn)，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(duì)阜新至朝陽高速公路強(qiáng)夯施工處理濕陷性黃土試驗(yàn)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(xì)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(qiáng)夯試驗(yàn)夯擊能、點(diǎn)夯次數(shù)、夯沉量等試驗(yàn)參數(shù)的確定、重點(diǎn)對(duì)強(qiáng)夯試驗(yàn)前后黃土濕陷系數(shù)、壓縮模量等指標(biāo)的變化進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)《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(jiǎn)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(dá)20m，根據(jù)地質(zhì)勘查和試驗(yàn)資料，該黃土狀亞粘土多具有Ⅰ-Ⅱ級(jí)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(yàn)檢測(cè)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(yàn)，給此條高速公路項(xiàng)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(diǎn)和黃土規(guī)范要求，施工圖設(shè)計(jì)中對(duì)濕陷性黃土路段的路基、橋涵基底提出了強(qiáng)夯等處理濕陷性黃土的方案。

1.路基基底為Ⅰ級(jí)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(tái)處理采用夯擊能1000 KN·m強(qiáng)夯處理。

2.路基底為Ⅱ級(jí)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(tái)、臺(tái)后及高擋墻路基

≤2.0m 沖擊碾壓（0.18m） 1000KN·m強(qiáng)夯

2.0～5.0m 1000KN·m強(qiáng)夯（0.54m） 1600KN·m強(qiáng)夯

≥5.0m 1600KN·m強(qiáng)夯（0.72m） 灰土樁

注：括號(hào)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(tái)、臺(tái)后及高擋墻路基

≤2.0m 1000KN·m強(qiáng)夯（0.54m） 1600KN·m強(qiáng)夯

2.0～5.0m 1600KN·m強(qiáng)夯（0.72m） 2000KN·m強(qiáng)夯或灰土樁

≥5.0m 2000KN·m強(qiáng)夯（0.90m） 灰土樁

注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為處理完成后地基沉降量。

2阜朝高速公路強(qiáng)夯處理

2.1強(qiáng)夯試驗(yàn)確定點(diǎn)夯次數(shù)等試驗(yàn)參數(shù)

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

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

2.2強(qiáng)夯施工程序

1.施工準(zhǔn)備

強(qiáng)夯設(shè)備夯錘錘重、起吊高度應(yīng)滿足各級(jí)夯擊能要求。

2.夯擊施工

（1）清理并平整施工場(chǎng)地。

（2）夯點(diǎn)放線定位。強(qiáng)夯機(jī)組就位，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，夯位偏差不超過150mm。

（3）將夯錘起吊至預(yù)定高度，自動(dòng)脫鉤使錘體自由下落。

（4）每次夯擊前都應(yīng)測(cè)出落地后錘頂標(biāo)高，以便計(jì)算每擊沉降量，至最后兩擊下沉量≤5cm，便為該夯點(diǎn)結(jié)束。

（5）夯擊過程中，應(yīng)測(cè)量每個(gè)夯點(diǎn)每次夯擊的夯沉量。

（6）點(diǎn)夯結(jié)束后，再以低能量進(jìn)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(cè)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(shí)間開始。

2.3強(qiáng)夯的檢測(cè)

1.夯前檢測(cè)

（1） 夯前應(yīng)對(duì)試夯區(qū)布設(shè)2個(gè)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(jìn)行土的常規(guī)試驗(yàn)和濕陷性試驗(yàn)，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(chǎng)地土的擊實(shí)試驗(yàn)：求得土的最佳含水量、最大干密度。

2.夯中檢測(cè)

（1）夯錘的落距不小于規(guī)定值，落點(diǎn)誤差不大于15cm。

（2）夯擊的全過程要記錄每一點(diǎn)的夯擊起止時(shí)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(cè)

強(qiáng)夯結(jié)束后測(cè)量地面高程，靜置兩周后就可以進(jìn)行效果檢測(cè)。

（1）夯后進(jìn)行土的常規(guī)試驗(yàn)和濕陷性試驗(yàn)，求得強(qiáng)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(jìn)行靜荷載試驗(yàn)，以確定其實(shí)際承載力。

2.4強(qiáng)夯效果對(duì)比

該試驗(yàn)路段使用強(qiáng)夯法處治濕陷性黃土前后各項(xiàng)指標(biāo)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(dòng)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(xiàng)土常規(guī)試驗(yàn)結(jié)果看，強(qiáng)夯處置后黃土的孔隙比、干密度等基本物理指標(biāo)都得到了明顯的改善。綜合看來，可以認(rèn)為1000-2000kN·m的夯擊能作用下夯擊8次達(dá)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(qiáng)夯處理試驗(yàn)結(jié)果看，濕陷系數(shù)小于0.015，較成功地達(dá)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(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[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(píng)述 巖土工程

[3] 阜新—朝陽高速公路施工圖設(shè)計(jì)說明 遼寧省交通勘測(cè)設(shè)計(jì)院