某黃土地區(qū)機場道路強夯處理現(xiàn)場試驗研究

任耀華

（中國航空港建設(shè)第二工程總隊，江蘇 徐州 221005）

某黃土地區(qū)機場道路強夯處理現(xiàn)場試驗研究

任耀華

（中國航空港建設(shè)第二工程總隊，江蘇 徐州 221005）

以濕陷性黃土地區(qū)機場道路地基處理為例，對不同能級下的強夯地基設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場對比試驗研究，通過對現(xiàn)場試驗的夯沉量監(jiān)測及加固前后的土體物理力學(xué)指標(biāo)的對比分析，分析了不同夯擊參數(shù)下土體加固效果及影響深度，表明強夯對此類地基加固效果好，成本低，針對不同加固要求可以靈活調(diào)整夯擊設(shè)計參數(shù)。

濕陷性黃土；強夯；機場道路

1 工程概況

山西呂梁機場位于大武鎮(zhèn)木格塔墕村附近的黃土梁上，場區(qū)地貌類型屬于剝蝕堆積黃土丘陵區(qū)。濕陷性黃土具有特殊的巖土結(jié)構(gòu)特征和工程特性，對機場道路地基如何選擇合理的處理方法和工藝參數(shù)，對濕陷性黃土地基進(jìn)行加固處理是本項目亟待解決的技術(shù)問題之一。

2 工程地質(zhì)條件

場地地基土自上而下可劃分：

①層素填土（Q42ml）：淺黃色，以粉土為主，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均。平均層厚 0.90 m。②層黃土狀土（Q4dl）：淡黃 ～ 灰黃色，以粉土為主，質(zhì)地疏松，大孔隙發(fā)育，一般具中等 ～ 高壓縮性，濕陷程度輕微。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù) 4.0～11.0 擊，平均 7.0 擊。揭穿層厚 4.60～10.20 m，平均層厚 7.28 m。③層粉質(zhì) 粘 土（離 石 黃 土）（Q2eol）：紅 黃 ～ 褐 紅 色 ，可 塑 ～硬塑狀態(tài)，大孔隙及垂直節(jié)理不明顯。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù) 11.0～21.0 擊，平均 14.0 擊。平均層厚3.57 m，層底埋深 12.10～12.80 m，平均埋深 12.43 m。機場區(qū)地形起伏較大，地質(zhì)剖面見圖1。

根據(jù)室內(nèi)濕陷性試驗結(jié)果，濕陷土層為第①層素填土、第②層黃土狀土，濕陷系數(shù) δs在 200 kPa浸水壓力下為 0.016～0.029；在 500 kPa 浸水壓力下為 0.017～ 0.031；在 1 000 kPa 浸水壓力下均小于 0.015，自重濕陷系數(shù) δzs 均小于 0.015，濕陷系數(shù)隨深度增加而減小，濕陷起始壓力隨深度增加而增大。

圖1 試驗區(qū)參考地質(zhì)剖面圖

3 強夯試驗方案

根據(jù)需要處理的黃土厚度，考慮了夯擊能、夯點間距等參數(shù)的不同組合，強夯試驗共有3個能級、6個試驗小區(qū)，各試驗區(qū)處理方法和基本設(shè)計參數(shù)見表1。強夯試驗區(qū)位置見圖2、圖3。

表1 強夯試驗設(shè)計參數(shù)

圖2 試驗區(qū)位置示意圖

圖3 原地基強夯分區(qū)示意圖

3.1 單點夯試驗

試驗區(qū)強夯施工開始前，先進(jìn)行了單點夯試驗，通過單點夯試驗分析 2 000 kN·m、3 000 kN·m和 6 000 kN·m 單擊夯擊能下的有效夯實效果，并確定合理夯擊數(shù)。地面隆起測點布置見圖4，各能級單點夯地面最大隆起曲線如見圖5。

圖4 單點夯試驗地表變形觀測點平面布置圖

圖5 各能級單點夯地面最大隆起曲線

從圖6中可知，各試驗小區(qū)的夯沉曲線形狀基本一致。即，開夯前幾擊夯沉量較大，曲線呈陡降趨勢，隨夯擊數(shù)增加每擊夯沉量迅速變小，6～7擊以后每擊夯沉量較小，曲線漸趨平緩，8～10 擊后開始收斂，地面隆起量較小，有效夯實情況較好，最后三擊的每擊夯沉量很小且變化不大。T1、T2 和 T3區(qū)理想單點擊數(shù)分別為 10～12 擊、11 擊和 10 擊。

圖6 各能級典型點夯夯擊數(shù)-夯沉量曲線

3.2 分區(qū)夯擊試驗現(xiàn)場施工控制

T1 區(qū) 2 000 kN·m 強夯，實際施工時，點夯擊數(shù)在 10～12 擊左右，夯坑夯沉量一般 1.0～1.6 m，最后兩擊平均夯沉量可控制在 5 cm。滿夯能級 800 kN·m，擊數(shù) 3～5 擊。

T1-1 區(qū)和 T1-2 區(qū)點夯后地面平均下沉量均為 45 cm。T1-1 區(qū)滿夯后的地面平均下沉量均為15 cm，T1-1 區(qū)為 13 cm。

T2 區(qū) 3 000 kN·m 強夯，實際施工時，點夯擊數(shù)在 10～12 擊左右，夯坑夯沉量 0.8～1.4 m，最后兩擊平均夯沉量可控制在 5cm。滿夯能級 100 kN.m，擊數(shù) 3～5 擊。

T2-1 區(qū)點夯后地面平均下沉 量均為 51 cm，滿夯后的地面平均下沉量為 17 cm，總下沉量達(dá)68 cm ；T2-2 區(qū)點夯為 38 cm，滿夯為 18 cm，總量為 56 cm，相差約 20%。

T3 區(qū) 6 000 kN·m 強夯，實際施工時，點夯擊數(shù)在 9～11 擊左右，夯坑夯沉量 1.1～3.0 m，最后兩擊平均夯沉量可控制在 10 cm。滿夯能級 1 000 kN·m，擊數(shù) 3～5 擊。

T3-1 區(qū)點夯后地面平均下沉量均為 42 cm，滿夯后的地面平均下沉量為 27 cm，總下沉量為69 cm；T3-2 區(qū) 點 夯 為 49 cm，滿 夯 為 20 cm，總 量為 69 cm，總量與 T3-1 區(qū)相同，但階段下沉量差異較大。

4 強夯試驗區(qū)效果分析[1-5]

4.1 夯坑夯沉量和地面平均夯沉量觀測

各強夯區(qū)的地面平均夯沉量統(tǒng)計結(jié)果見表2。從表2中可看出，各強夯試驗區(qū)的地面總下沉量在 58.0～69.0 cm 之間，均比較大?？傮w上看，強夯能級越大，地面平均下沉量越大，6 000 kN·m 能級的地面夯沉量比 2 000 kN·m 的約大 15%～20%，3 000 kN·m 能 級 的 地 面 夯 沉 量 介 于 2 000 kN·m能級和 6 000 kN·m 能級的之間。相同夯擊能情況下的兩個試驗小區(qū)，夯點間距小時，地面夯沉量較大一些，但總體上夯點間距變化對地面總夯沉量的影響不大。

表2 強夯試驗的平均夯沉量

4.2 處理前后地基土孔隙比

如表3 所示，夯前 10m 內(nèi)孔隙比的深度平均值在 0.73～0.84 之間，總平均值為 0.77，單樣最大值為 0.93。強夯后檢測深度范圍內(nèi)的孔隙比一般在 0.50～0.80 之間，僅一個土樣為 0.89，平均孔隙比 在 0.57～0.68 之 間 ， 總 平 均 值 為 0.63， 約 減 少18%，減少的幅度與地面總體夯沉量的變化一致。

表3 各強夯試驗區(qū)孔隙比統(tǒng)計表

強夯后與強夯前相比，干密度與孔隙比的總體變化規(guī)律是：淺層地基土的變化大、深層變化小。

4.3 處理前后地基土壓縮模量

處理后地基土的壓縮模量有較大程度的提高，由中等 ～ 高壓縮性變?yōu)橹械?～ 低壓縮性，見表4。

表4 各強夯試驗區(qū)壓縮模量統(tǒng)計表

4.4 處理前后地基土標(biāo)貫擊數(shù)

在強夯處理前、強夯處理 2 周后，分別進(jìn)行了標(biāo)貫試驗。各試驗小區(qū)強夯前、后標(biāo)貫擊數(shù)對比情況見圖7。對各試驗小區(qū)強夯前、后的標(biāo)貫擊數(shù)進(jìn)行分析，可知：

T1-1 區(qū)，在深度 3.0～5.0 范圍內(nèi)土層含水量情況異常，開始試夯時出現(xiàn)夯沉量不收斂現(xiàn)象，后鋪填 2.50 m 厚的粉土，增加了一遍強夯處理。T1-2區(qū)，0～5 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 10.0～29.0 擊（夯間），平均 22.0 擊，比夯前增加15.1 擊，比夯前平均 6.9 擊提高 220%。5 m 以下沒有提高。

T2-1 區(qū)，0～7m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 19.0～29.0 擊（夯點和夯間），平均 22.3擊，比夯前增加 14.4 擊，比夯前平均 7.9 擊提高184%。T2-2 區(qū)，0～5 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 16.0～30.0 擊（夯間），平均 23.0 擊，比夯前增加 16.1 擊，提高 235%。5 m 以下沒有提高。

T3-1 區(qū)，0～9 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 20.0～35.0 擊（夯間），平均 28.3 擊，比夯前增加 18.8 擊，比夯前平均 9.5 擊提高 202%。T3-2 區(qū)，0～7m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 19.0～34.0 擊（夯點和夯間），平均 27.8 擊，比 夯 前 增 加 19.9 擊 ， 比 夯 前 平 均 7.9 擊 提 高254%。

綜合分析強夯處理前后標(biāo)貫指標(biāo)的情況，可以 認(rèn) 為 ：2 000 kN·m 強 夯 的 加 固 深 度 約 為 5.0 m左右，3 000 kN·m 強夯的加固深度為 5.0～7.0 m，3 000 kN·m 強夯的加固深度為 7.0～9.0 m；3 000 kN·m強夯 夯 點 間距 以 4.0 m 為 宜 ，6 000 kN·m 強 夯 夯點間距以 4.5 m 為宜。

圖7 各 T3 區(qū) 6 000 kN·m 強夯前后標(biāo)貫擊數(shù)對比曲線

5 結(jié)論

綜合以上原地基處理試驗檢測結(jié)果，得出以下認(rèn)識：

（1）強夯法是處理濕陷性黃土地基的高效、可行的方法，本工程可優(yōu)先采用強夯進(jìn)行地基處理。針 對 本 工 程 ，2 000、3 000、6 000 kN·m 強 夯 的 最佳夯擊次數(shù)分別為 11 擊、11 擊、10 擊。強夯試驗區(qū)的地面總下沉量在 58.0～69.0 cm 之間，有效夯實效果明顯。

（2）強夯后各試驗區(qū)地基土的孔隙比降低、干密度提高，淺層變化明顯、深層逐漸減弱；處理后地基土的壓縮模量有較大程度的提高，由中等～高壓縮性變?yōu)橹械取蛪嚎s性。處理后的濕陷性得到消除。

（3）2 000、3 000、6 000 kN·m 強 夯 的 有 效 加固深度分別為 5.0 m、5.0～7.0 m、9.0 m。在加固深度范圍內(nèi)，強夯后地基土的標(biāo)貫擊數(shù)成倍提高。

[1] 葉開智,廖正杰.強夯法處理濕陷性黃土地基的工程實踐[J].路基工程,2005(3）:54-56.

[2] 劉新龍.強夯法加固黃土路基的規(guī)律探索[D].陜西西安:西安理工大學(xué),2008.

[3] 孫文懷,楊志剛,杜小川.增濕高能級強夯法處理濕陷性黃土地基的研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2012(2）:74-78.

[4] 高衛(wèi).淺談強夯法在工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2010(9）: 122-123.

[5] 岳金磊.強夯法處理黃土地基應(yīng)力擴散問題研究[D].陜西西安:西安工業(yè)大學(xué),2012.

四川首批 675 座渡改橋工程將于年內(nèi)完工 目前已完工 600 座

近日，位于四川省儀隴、營山、蓬安三縣交界處的營山縣三興鎮(zhèn)王家河渡改橋工程正加緊建設(shè)。該公路橋主體已完工，將于 6 月通車，屆時可惠及儀隴、營山、蓬安三縣近 5 000 名群眾。

從 2010 年開始，四川省啟動首批 675 座渡口改人行橋建設(shè)。截至目前，已完工 600 座，在建 65 座，待開工 10 座。預(yù)計年內(nèi)，675 座渡改橋全部完工。

根據(jù)《四川省 2016-2020 年渡口改橋建設(shè)方案》，到 2020 年，規(guī)劃實施總投資 97 億元，全面建成 223座渡口改公路橋和 134 座渡口改人行橋，全面取消年均渡運量 5 萬 ～10 萬人次，以及 10 萬人次以上的一、二類渡口和車渡，屆時受益群眾將達(dá) 800 萬人。

U416.1

:B

:1009-7716（2017）05-0255-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.05.072

2017-02-28

任耀華（1973-），男，河南桐柏人，工程師，從事機場及市政公路項目施工管理工作。