高填高陡高液限路基工程中強夯施工技術(shù)的應(yīng)用

賈 鵬

(四川路橋盛通建筑工程有限公司，四川 成都 610041)

0 前 言

隨著經(jīng)濟的大力發(fā)展，促進了交通運輸業(yè)的發(fā)展。目前我國的高速公路已經(jīng)覆蓋到山區(qū)區(qū)域，這就直接導(dǎo)致了高填高陡路基的施工已經(jīng)成為常態(tài)化。然而對于碰到的高液限土這種特別的巖土?xí)r，首先應(yīng)當(dāng)對土質(zhì)加以檢測，依據(jù)檢測結(jié)果，科學(xué)地做出改良填充亦或直接填充的抉擇，亦或進行棄方處置。盡管大多數(shù)的高液限土能夠直接填充，然而和良性土壤比較，路基在壓實作業(yè)時，具有較為顯著的離散性，為此作業(yè)質(zhì)量無法得到保障，在進行壓實后，大多會產(chǎn)生彈簧、起皮等問題。對于高填高陡路基，伴隨填筑厚度的增大，后續(xù)下沉幅度也會增大，影響著路基的強度及穩(wěn)定性，應(yīng)再次對其壓實。

強夯施工工藝，操作簡便、投資少、所需時間短，效果佳。對土壤難以壓實和很難解決施工質(zhì)量以及高填高陡路基的后期沉降問題，都能有效地進行解決。強夯施工技術(shù)目前主要應(yīng)用于一般的土體，對于高液限土的加固效果的研究上較少。本文結(jié)合強夯法補強壓實路基的原理，總結(jié)強夯施工技術(shù)的施工工藝，在高填高陡高液限路基工程中進行應(yīng)用，并對其施工效果進行檢驗，促進其得到大力的應(yīng)用。

1 高液限土的特點

該土主要是巖石通過風(fēng)吹雨淋老化之后產(chǎn)生的坡殘積土，分布范圍廣泛，有很高密度，具有獨特的特性。

首先，含水量及滲透系數(shù)低。高液限土的含水率高于20%，滲透系數(shù)較低。對于這樣的含水率較高的土體，其工程特性比較差，滲透系數(shù)較低，表明了在對土體進行處理上，難度較大。如果按照含水量來進行碾壓施工，南部省份的潮濕氣候無法確保施工順利進行，即使在碾壓之后，空氣率也處于較高水平。加之高液限土水分保持性能比較強，在旱季進行施工時，極易因為失水而出現(xiàn)干裂的現(xiàn)象，在壓實后也容易導(dǎo)致起皮干裂等現(xiàn)象，而在雨季進行施工，會降低其承載能力，導(dǎo)致穩(wěn)定性差。其次，液限與塑性指數(shù)較高。高液限土的液限應(yīng)當(dāng)在50%以上，而塑性指數(shù)應(yīng)當(dāng)在26%以上，細(xì)顆粒的含量較高，保障土體在較大的含水量情況下，仍舊可以保持良好的可塑性，因此，力學(xué)性能較差。再次，細(xì)顆粒含量較高，具有一定的微膨脹性，強度低、水穩(wěn)定性差。高液限土的細(xì)顆粒含量較高，因此水性礦物成分也較高，如果水分進入到水性礦物中，導(dǎo)致顆粒之間的距離加大，因此，致使土體出現(xiàn)微膨脹的現(xiàn)象，礦物質(zhì)有大量的負(fù)電荷，為此親水性能顯著，致使土粒與水膜都比較厚，再加上降雨的影響，致使承載比下降、水穩(wěn)定性變差、承載能力較小。第四，強夯的作用。當(dāng)高液限土的承載比實驗值≥3%，細(xì)顆粒的含量<90%，液限在50%～60%時，是可以進行直接填筑的。為了保障填筑后的施工質(zhì)量，減少空氣率和沉降現(xiàn)象，在高填高陡路段可采用強夯法，對路基進行補強壓實。

2 強夯施工技術(shù)的原理

2.1 強夯技術(shù)

強夯夯實路基的原理，主要是采用履帶式的起重機，將一定重量的夯錘提高至一定的高度后，自由落下，對土體造成一定的沖擊作用，進而產(chǎn)生很大的沖擊能量，減少土體顆粒之間存在的阻力，有效地改變土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能。在具體的施工過程中，根據(jù)土體的不同性質(zhì)，強夯施工技術(shù)的原理主要包括動力擠密作用、動力固結(jié)作用及動力置換作用。

高液限土在進行壓實的過程中，為了保障土體顆?？梢愿拥木o密，提高單位體積內(nèi)的顆粒含量，用固體顆粒的含量來代替單位體積內(nèi)的原有液體及氣體，減少孔隙，降低空氣率。因此，普通的壓實方式，很難將高液限土中存在的氣體及孔隙水進行有效地排出，碾軋之后，高液限土體之間的顆粒還會重新與孔隙水結(jié)合在一起，進而導(dǎo)致出現(xiàn)高液限土體難以壓實或者有壓實不均的現(xiàn)象。而強夯施工及時通過強夯產(chǎn)生的巨大的沖擊力，可以使高液限土體的顆粒之間存在氣體及孔隙水快速地進行排出，迅速地改變高液限土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及土體中固體、液體和氣體的結(jié)構(gòu)比例，促進土體更加的密實固結(jié)，不斷地提高土體的強度。強夯施工技術(shù)在高液限土中主要為動力固結(jié)作用。

2.2 強夯參數(shù)的選擇

強夯法單擊夯擊能，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或者經(jīng)驗來確定。一般強夯加固的有效深度保持在7 m左右。根據(jù)路基的設(shè)計規(guī)范要求，單擊能力在2 000～4 000 kN·m，對于夯擊次數(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實驗進行確定，同時，為了保障加固的效果更加的均勻，夯點的布置上可以采用正方形，間距保持在5 m左右。

2.3 強夯器具的選擇

起重機可以選擇履帶式起重機，并且攜帶自動脫鉤裝置，主臂的長度在19～25 m，功率在140萬，整機的重量在48 t左右。夯錘需要選擇彈性模量高的圓柱形鋼質(zhì)的夯錘，夯錘的直徑為2 m，重量在22 t左右。夯錘的底部均勻的設(shè)置了與頂面貫通的排氣孔，排氣孔的直徑為15 cm，用以保證夯錘在落錘后能夠被順利的提起，如圖1所示。

圖1 強夯施工現(xiàn)場

2.4 強夯施工技術(shù)的施工要點

首先，單擊夯擊在選擇時，應(yīng)當(dāng)防止太大而導(dǎo)致填充的路基產(chǎn)生橫向亦或縱向的問題，從而導(dǎo)致路基總體的強度減弱。若在試夯期間，已產(chǎn)生了橫向的位置移動問題，應(yīng)當(dāng)增強監(jiān)控，另外第一時間降低夯擊力度，且對此進行具體的記錄。對試夯的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)選取與主要結(jié)構(gòu)物距離較遠(yuǎn)的地區(qū)，避免夯擊對其產(chǎn)生不良影響，損壞架構(gòu)物。經(jīng)過試夯，梳理架構(gòu)物的振動和形狀改變程度，且依據(jù)歸納的狀況，留出恰當(dāng)?shù)暮粨艟嚯x。其次，按照點夯的布置圖2，對夯點中心加以標(biāo)注，且依照次序逐一夯擊，且進行詳細(xì)記錄。將路基的中心線當(dāng)作核心，各自向兩端加以強夯，不能夠從四邊向中間位置強夯。在點夯完畢之后，應(yīng)當(dāng)馬上對夯坑加以回填，之后實施普通夯擊，經(jīng)過兩次普夯后，才能采用壓路機進行碾軋，保持路基平整。

圖2 夯點的布置

3 強夯加固效果

首先，為了檢驗強夯的成效，應(yīng)當(dāng)在高填高陡高液限路基的強夯地點，每間隔40 m設(shè)立3個監(jiān)測點，以便監(jiān)控強夯作業(yè)期間，最末兩次的夯擊沉降量，如果檢測到高液限土被擠壓的密實，路基的加固效果良好，便可以證明強夯方案的可行性。如果強夯施工最后兩次的夯擊下降量不超過50 mm。就證明了高液限土夯擊能夠達(dá)到飽和的狀態(tài)，路基的可壓縮性較小，路基整體的穩(wěn)定性非常好。其次，為了能對強夯后的實際成效進行科學(xué)的評判，應(yīng)當(dāng)對強夯作業(yè)以后的高填高陡高液限路基每隔百米進行抽樣檢查，對其密實度進行檢測。強夯施工完成后，路基的壓實度，如果達(dá)到了94%以上，證明可以滿足高填高陡高液限路基的要求，強夯施工技術(shù)可以更進一步的提高路基的壓實度。再次，對于強夯加固路基的方式，能否達(dá)到預(yù)期的效果。在強夯的過程需要對參數(shù)進行反復(fù)的調(diào)整進行試夯，當(dāng)試夯滿足設(shè)計要求后，才能進行大面積的應(yīng)用，通過不同的實踐經(jīng)驗，對高填高陡高液限路基工程中運用強夯技術(shù)的施工參數(shù)。由于強夯施工技術(shù)在特殊巖土中運用的較少，需要進一步加強對強夯技術(shù)參數(shù)及土體特性的研究，不斷地改良方法，提高路基的加固效果。

4 結(jié)束語

本文對強夯施工技術(shù)的原理及過程進行分析，在結(jié)合高液限土的特性，將強夯技術(shù)運用到高填高陡高液限路基的補強壓實，并根據(jù)實際情況確定強夯的施工參數(shù)，對強夯前后的沉降量及壓實度進行對比，選擇更為合理施工參數(shù)，合理設(shè)置夯擊的夯擊能、單擊次數(shù)、遍數(shù)及夯擊點布置，促進高液限土土體的壓縮，提高路基的加固效果及壓實度。強夯施工技術(shù)運用到高填高陡高液限路基的施工中，在加速施工及其固結(jié)沉降、改善土體的性質(zhì)方面，有十分明顯的成效。高填高陡路基填土較高時，會對土體的應(yīng)力造成一定的影響。在旱季進行填土，沉降需要的時間較長，強夯施工技術(shù)能加速土體的固結(jié)沉降，從而降低后期下沉幅度，確保路基壓實成效，從而提升土體緊密水平。

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