強(qiáng)夯法在高速公路鹽漬土路基施工中的應(yīng)用

張正峰

（山西昔榆高速公路有限公司，山西 晉中 030600）

0 引言

在我國西北地區(qū)，地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，尤其是鹽漬土地區(qū)。在高速公路工程施工過程中，如果遇到鹽漬土，極易出現(xiàn)多種病害問題，在很大程度上影響公路工程的建設(shè)質(zhì)量。鹽漬土具有很多特點，如鹽脹性、吸濕性等，鹽漬土處于干燥狀態(tài)時，還具有耐壓縮性的特點，鹽漬土遇水時，易出現(xiàn)下沉溶解現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞公路路基路面，在很大程度上降低公路路基的穩(wěn)定性，甚至出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，影響公路工程的整體施工質(zhì)量與施工進(jìn)度。為保證高速公路鹽漬土路基的施工質(zhì)量，一定要深入研究高速公路鹽漬土路基加固技術(shù)。現(xiàn)階段，已形成多種鹽漬土路基處理技術(shù)，其中就包括強(qiáng)夯法，強(qiáng)夯法具有多種優(yōu)勢特點，如便于控制施工質(zhì)量、加固效果好、加固深度大等，所以已被廣泛應(yīng)用于高速公路鹽漬土路基加固施工中。本文以某高速公路工程為例，選用強(qiáng)夯法處理高速公路鹽漬土路基，詳細(xì)介紹強(qiáng)夯法的施工工藝，以供大家參考。

1 理論基礎(chǔ)概述

1.1 鹽漬土的特點

第一，受土體中可溶鹽、水分的影響，鹽漬土具有顯著的溶陷性?？扇茺}遇水后會出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，降低土體中的鹽分含量，提高公路路基土的空隙率，降低公路路基的承載能力。第二，鹽漬土中含有多種化合物，如碳酸鹽、氯鹽、硫酸鹽等，極易腐蝕物體，所以鹽漬土具有較強(qiáng)的腐蝕性。如果在鹽漬土中的氯鹽成分比較多，便會腐蝕金屬。因此，在施工過程中，為避免物體被腐蝕，施工單位一定要對路基土中鹽的種類進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，并以此為重要依據(jù)，制定出有效的處理措施。第三，鹽漬土中的鹽分會在液相、固相之間不斷轉(zhuǎn)變，鹽分的體積在轉(zhuǎn)變過程中不斷發(fā)生變化，會對鹽漬土的多項物理指標(biāo)造成極大影響，如含水量、密度等。所以，在檢測鹽漬土的物理指標(biāo)時，常規(guī)性土工試驗所獲得的試驗結(jié)果常常會出現(xiàn)比較大的偏差。第四，對于含有硫酸鹽的鹽漬土，如果外界環(huán)境溫度突然下降到極低或者土體中水分減少時，便會有鹽分結(jié)晶析出，土體會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，以上現(xiàn)象即為鹽漬土的鹽脹性。值得一提的是，鹽漬土的鹽脹性是不可逆的，會導(dǎo)致路基土承載能力的下降。鹽漬土示意如圖1所示。

圖1 鹽漬土示意圖

1.2 鹽漬土對路基產(chǎn)生的影響

1.2.1 無法保證路基的穩(wěn)定性

在一定含水量條件下，若土粒中含有一定量的鹽分，就會加大土粒之間的距離，減小土壤中的內(nèi)摩擦力。在鹽漬土土壤中進(jìn)行路基施工時，路基的強(qiáng)度在降雨影響作用下會變小。鹽漬土中的鹽分在干旱天氣中易出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，填充土壤中的空隙，提高土壤的強(qiáng)度。綜上所述，在鹽漬土中進(jìn)行公路路基施工時，無法保證公路路基的穩(wěn)定性。

1.2.2 鹽結(jié)晶的膨脹性

鹽漬土土壤中含有一定量的鹽分，所以鹽漬土土壤極易出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象。在干旱地區(qū)，白天氣溫與夜晚氣溫存在較大的差距，土壤在高溫條件下極易出現(xiàn)嚴(yán)重的膨脹，而在低溫條件下極易快速縮小。在進(jìn)行高速公路路基施工的過程中，如果選用熱脹冷縮系數(shù)與土壤不匹配的施工材料，鹽漬土在外界溫度升降過程中就極易出現(xiàn)裂縫問題，嚴(yán)重影響公路的行車安全，縮短高速公路的使用壽命。

1.2.3 鹽漬土的壓實施工難度大

提高鹽漬土土壤中的含鹽量，鹽漬土的密度便會隨之下降，因此在鹽漬土路基施工過程中，極易出現(xiàn)沉降變形現(xiàn)象。如果鹽漬土土壤中的含鹽量比較高，則會提高路基的夯實程度。鹽漬土干燥時，就會出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，對土壤空隙進(jìn)行有效填充，鹽結(jié)晶隨著水分含量的不斷加大而溶解，就會降低土壤密度，導(dǎo)致過度碾壓路基。

1.2.4 鹽漬土中產(chǎn)生的毛細(xì)水作用

在鹽漬土土層的內(nèi)部會流入鹽漬土中的毛細(xì)水，土體的強(qiáng)度會隨水分的不斷加大而下降，產(chǎn)生膨脹病害問題。隨著土壤鹽含量的不斷提高，鹽漬土中的毛細(xì)水會隨之上升，相應(yīng)地，鹽分會隨之溶解，提高水表面的張力。

1.3 鹽漬土路基的常見病害

第一，濕陷病害，因為鹽漬土中的可溶鹽含量比較多，鹽分遇到水時便會發(fā)生溶解，導(dǎo)致路基土強(qiáng)度降低，在這種情況下，路基在多種影響因素作用下，如行駛車輛荷載因素、自重因素等，極易出現(xiàn)溶陷失穩(wěn)現(xiàn)象；第二，鹽脹病害，當(dāng)外界環(huán)境溫度比較低時，鹽漬土中硫酸鹽的溶解度便會快速下降，會有鹽分結(jié)晶析出，導(dǎo)致路基土易出現(xiàn)膨脹問題；第三，翻漿病害，由于鹽漬土中的鹽分會在水中溶解，大幅度降低路基土的強(qiáng)度，加大路基土的壓縮性，與此同時，因為鹽漬土具有較高的保濕性，路基土?xí)L期處于潮濕狀態(tài)，所以鹽漬土極易出現(xiàn)翻漿病害。

2 鹽漬土路基處理技術(shù)

2.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法就是指利用大型起重機(jī)，提升一定重量的夯錘，上升到規(guī)定高度時，使夯錘自然下落，夯錘不斷夯擊軟土，軟土土體中的顆粒便會隨之發(fā)生移動，減小土體的孔隙率，有效提高土體的密實度和強(qiáng)度。在高速公路鹽漬土路基施工過程中，選用強(qiáng)夯法能夠直接處理鹽漬土路基，不需要摻加其他施工材料，可以加快施工速度、降低施工成本，因此強(qiáng)夯法被廣泛應(yīng)用于鹽漬土路基加固施工中。

2.2 提高路基高度

對于鹽漬土，通過提高路基的高度，可以加大路基與地下水之間的高度差，對部分鹽分、水分進(jìn)行有效阻隔。一般情況下，對于非硫酸鹽漬土、中、弱鹽漬土的路基，宜選用提高路基高度這種方法。但是，提高路基高度常常會導(dǎo)致路基填方量的加大，進(jìn)而加大施工成本，因此在實際施工中，施工單位在對鹽漬土路基進(jìn)行施工的過程中，很少會單獨選用提高路基高度這種方法。

2.3 隔斷層法

隔斷層法就是在路基中布設(shè)隔斷層，如油毛氈隔斷層、河砂隔斷層、土工布隔斷層等，避免毛細(xì)水上升，從而防止在路基上部滲入鹽分與水分的施工技術(shù)。在加固鹽漬土路基時，如果無法選用提高路基高度這種方法，可以考慮選用隔斷層法。

2.4 換填法

換填法就是先清理原路面的鹽漬土層，然后使用高強(qiáng)度、堅硬的施工材料進(jìn)行換填處理。一般來說，如果鹽漬土含鹽量偏高，宜選用換填法，可以有效改善路基的土質(zhì)，但是在實際施工中，選用換填法不但會增加施工成本，而且極易破壞路基路面。

2.5 設(shè)置隔離層

根據(jù)相關(guān)經(jīng)濟(jì)要求與施工技術(shù)要求，合理布設(shè)隔離層，能夠有效降低路基高度，對水分進(jìn)行有效隔離，避免發(fā)生翻漿、鹽脹等現(xiàn)象，提高路基的耐久性。一般情況下，常常會選用土工布作為隔水材料。

3 強(qiáng)夯法在高速公路鹽漬土路基施工中的運用

3.1 工程概況

某高速公路工程位于鹽漬土地區(qū)，路基寬度35m，道路總長度約13.5km。為保證鹽漬土路基的施工質(zhì)量，綜合考慮多方面的影響因素，包括施工成本因素、道路環(huán)境條件等，決定選用強(qiáng)夯法加固處理鹽漬土路基。

3.2 施工工藝

3.2.1 施工前準(zhǔn)備

施工單位需要將高速公路中的雜物、植被清除干凈，選用施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)行整平，詳細(xì)標(biāo)記第一遍夯點作業(yè)位置，確保施工質(zhì)量。

3.2.2 合理布設(shè)夯點

呈等邊三角形方式布設(shè)夯點，考慮軟土性質(zhì)、路基加固深度等影響因素，合理確定夯點間距。

3.2.3 強(qiáng)夯施工

將夯錘起吊至規(guī)定高度，設(shè)計夯點和夯錘應(yīng)處于同一豎直線上，然后自由落下夯錘，夯擊夯點，不斷反復(fù)該施工工序，直至路基的壓實度滿足施工要求為止。

3.2.4 使用推土機(jī)填平夯坑，測量場地的高程。

3.2.5 反復(fù)以上施工工序，按照設(shè)計要求完成夯擊作業(yè)。

3.3 質(zhì)量檢測

強(qiáng)夯施工結(jié)束后20d，針對強(qiáng)夯法處理后的路基，進(jìn)行平板靜力荷載試驗、彎沉試驗，檢測地基的承載能力、回彈模量與累計沉降量。

3.3.1 路基承載能力

選用直線插入法，在試驗路段中選取5 個試驗點位，對地基承載力進(jìn)行檢測。路基承載能力的檢測結(jié)果如表1所示。

表1 路基承載能力的檢測結(jié)果

分析表1不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過強(qiáng)夯法處理以后，路基的承載能力達(dá)到238kPa，滿足設(shè)計要求，充分表明，選用強(qiáng)夯法能夠有效提高路基的承載能力。

3.3.2 路基沉降量

使用現(xiàn)場靜載法，對路基的沉降量進(jìn)行檢測。路基沉降量的檢測結(jié)果如表2所示。

表2 路基的沉降量檢測結(jié)果

分析表2后可知，經(jīng)過強(qiáng)夯法處理以后，路基的沉降量＜300mm，說明強(qiáng)夯處理能夠有效提高路基土的強(qiáng)度與密實度。

3.3.3 回彈模量

進(jìn)行彎沉試驗，檢測強(qiáng)夯前與強(qiáng)夯后的路基的回彈模量。路基回彈模量的檢測結(jié)果如表3所示。

表3 路基回彈模量的檢測結(jié)果

分析表3可知，強(qiáng)夯處理有效提高了路基的回彈模量和路基的抗壓強(qiáng)度。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對鹽漬土的特點與常見病害進(jìn)行了詳細(xì)論述，然后以某高速公路工程為例，對施工成本、路基條件等因素進(jìn)行綜合考慮，決定選用強(qiáng)夯法對鹽漬土路基進(jìn)行加固處理。檢測數(shù)據(jù)證明，使用強(qiáng)夯法可以顯著提高鹽漬土的密實性、降低滲透性、獲較好的加固效果。