基于強夯法的濕陷性黃土路基加固施工技術(shù)

姚治國

甘肅五環(huán)公路工程有限公司 甘肅蘭州 730050

采用強夯技術(shù)進(jìn)行濕陷性黃土路基的施工技術(shù)具有操作簡單、易學(xué)、易懂、易掌握、設(shè)備便宜等優(yōu)點。因此，在工程施工中，這些優(yōu)點足以讓強夯法在建筑過程中得到大力推廣。同時，道路建設(shè)的實踐來看，在黃土路基工程中，強夯法的使用是相當(dāng)頻繁的。

1 強夯法在濕陷性黃土路基施工中重要性

1.1 穩(wěn)定性和滲流問題

在路基受壓的情況下，當(dāng)承載力達(dá)不到要求的程度時，會造成路基的局部和整體的破壞，從而對路面造成破壞。一般情況下，公路的路基都有一定的滲透能力，超過一定的標(biāo)準(zhǔn)，就會造成很大的水資源流失。在發(fā)生較大的時候，則會造成路基的不穩(wěn)定，導(dǎo)致道路受到破壞及各種安全隱患的發(fā)生。

1.2 沉陷問題

在長期的荷載作用下，路基會發(fā)生沉降、水平位移等各種變化。當(dāng)超過規(guī)定的數(shù)值時，會造成路面狀況的問題。若路基的壓實度不夠，且超過有關(guān)規(guī)定，則會造成路基的非均質(zhì)性，造成嚴(yán)重的危害。濕陷性黃土的沉降是由于其產(chǎn)生的年代比較短暫，所受的外界壓力也比較少。因為自身的固結(jié)不夠牢固，因此出現(xiàn)了大量的空隙和結(jié)構(gòu)的松散，從而使其具有較低的力學(xué)性能。當(dāng)考慮水分的作用時，當(dāng)外載作用超過路基本身承載能力時，框架會發(fā)生坍塌，從而使路基產(chǎn)生沉降。由于水分的作用，黃土路基的硬度降低，導(dǎo)致了沉陷[1]。

由此可以看出，黃土路基的建設(shè)對工程的質(zhì)量有很大的影響。如果不對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹卫?，將造成路面在運行中出現(xiàn)沉降、穩(wěn)定性差等問題。這些問題不僅會對公路的行駛產(chǎn)生很大的阻礙作用，而且會引發(fā)交通意外。要達(dá)到對濕陷性黃土路基的要求，必須采用強夯法，通過將質(zhì)量合適的重錘在某一海拔處自由落下，通過動態(tài)夯擊法將濕陷性黃土進(jìn)行強制夯實，從而降低其抗壓能力，提高其抗壓能力。所以，采用強夯技術(shù)進(jìn)行路基加固是非常必要的，它不但可以解決路基問題，而且可以從根本上提高整體的施工品質(zhì)，從而提高項目的經(jīng)濟(jì)價值。

2 實例分析

某項目是一條具有兩條主干線的高鐵，其規(guī)劃速度為每小時350km，均為一條無碴線路。路基處理后的沉降需要15mm。在DK198+230 至DK201+520 路段，其路基經(jīng)過多個典型的濕陷黃土帶。通過對該地區(qū)的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)土壤呈灰黃色、淡黃色、中度密度的粉土。它的特征是孔隙大，含水量低。此外，該地區(qū)地表多有沖溝和凹坑，具有典型的濕陷性黃土特點，從宏觀上判斷該地區(qū)為濕潤的隱蔽黃土。在此基礎(chǔ)上，對濕陷黃土進(jìn)行加固，以達(dá)到對路基的工后沉降的需要，改善其承載率，并能有效的去除濕陷性。結(jié)合該工程所涉及的濕陷黃土的性質(zhì)和構(gòu)造特點，經(jīng)過多次比較，最后確定了該路段在不同的土層厚度下，采取了強夯加固方法[2]。

2.1 初步確定強夯施工參數(shù)

根據(jù)工程建設(shè)場地的實際地質(zhì)條件和工程對基礎(chǔ)的質(zhì)量需求，以及試驗夯擊方法，對其進(jìn)行加固加固。對強夯法施工的影響因素包括：有效加固深度、單位夯擊能、夯點布置和施工順序、擊打次數(shù)和擊打次數(shù)等。①強夯的裝備和夯擊的選用。使用履帶吊起重錘，確保在起重和下錘過程中，不會使起重機翻倒。依據(jù)已建工程的經(jīng)驗，確定了所需要的單點夯能，并綜合現(xiàn)有的機械條件，選用了5m2的球形夯，重量350kN，夯頭為5m2，高寬比1∶2.5，并在10m 至15m 之間。2 夯打的位置和間隔。夯點距一般根據(jù)工程實際情況和工程實際需要，根據(jù)工程實際情況和工程實際情況，確定合理的開挖距離。其施工方案是：在清理表層土壤后，使用平地機械對場地進(jìn)行平整，然后在指定的地點使用壓路機進(jìn)行碾壓，然后在指定的地點設(shè)置夯點，并以石灰進(jìn)行標(biāo)記。3 次錘擊點次。采用不同的夯擊點次數(shù)進(jìn)行測試，得到相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，分別按6,8,10 進(jìn)行。在大規(guī)模的強夯工程中，以單次錘擊遍次為6 次，若前兩次錘的夯沉量總和大于15cm，則其差異大于8cm。再將單一的夯打次數(shù)提高到達(dá)到規(guī)定的程度。夯擊法以三次為主，以下沉式全夯為主，以打?qū)嵉乇硗寥罏槟繕?biāo)。強夯法的停頓。該工程采用三次夯擊法，每一次的加勁性必須保證一定的時間，以便消除土壤中的超靜水壓。在一次夯打完畢，路基中的孔壓水分被蒸干后，用推土器將其壓實。在完成所要求的休息時段之后，按同樣的方式進(jìn)行二次夯擊法，再用推土器將夯土鏟平，再進(jìn)行三次低距離全夯，使表面疏松。

2.2 選取試驗

選取20m 長度和25m 的典型斷面，按照初步選定的強夯工藝參數(shù)進(jìn)行了試夯，同時對不同厚度的土壤進(jìn)行了現(xiàn)場土工法的現(xiàn)場土工試驗，以測定其物理機械性能的改變，判斷其是否達(dá)到了設(shè)計的要求，從而對所制定的強夯法進(jìn)行評估和檢驗。若測試的成果與設(shè)計指標(biāo)不符，則應(yīng)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的修正（例如：夯錘質(zhì)量、落距、夯擊次數(shù)、夯點間距等），然后再次進(jìn)行試夯。每次夯打后，應(yīng)適時測量夯點附近的沉降、隆起和擠壓變形，并采用在土體的各種深埋沉降管來測量不同土深的夯沉量和有效的加固厚度。同時，在夯錘結(jié)束7d 后，從地下10m 處開挖出土壤樣品，進(jìn)行現(xiàn)場實測和實測，為強夯參數(shù)的確定和施工提供參考依據(jù)。由于該工程采用的是非飽和型濕陷土，土壤中幾乎沒有或只有少量的游離水，所以，在強夯工程中，幾乎不會出現(xiàn)超靜水壓的消失，也不會產(chǎn)生滲流固結(jié)性問題，所以，兩次夯擊法之間不需要間隔或很小的間隔。所以，在該工程中，在進(jìn)行完一次夯打后，可以立即進(jìn)行下一次的夯打，從而大大增加工程的工作質(zhì)量。

2.3 施工過程中安全問題

強夯是工程建設(shè)中最重要的一項工作，它是通過使用大錘子在高空中自由下墜時的沖撞，改變土壤的物理構(gòu)造，將土壤的物理構(gòu)造打碎，讓土壤變得致密，這樣才能實現(xiàn)工程前期對黃土路基的加固。若沒有掌握好錘子的力量，爆炸的余波會對土體及周邊的建筑造成損害。所以，在建筑工程中，既要注意工人的人身，又要注意周邊的地面和房屋的安全。在施工期間，工人必須佩戴安全頭盔，離開安全區(qū)，同時要將重型鐵鍬與周邊建筑保持一定距離，并采取相應(yīng)的防震和隔振。

3 濕陷性黃土路基建設(shè)中強夯法的運用

采用強夯技術(shù)進(jìn)行黃土路基的施工，其基本原則是通過夯擊產(chǎn)生的震動和動應(yīng)力，使土壤發(fā)生破裂或者發(fā)生較大的相對移動，從而加速孔隙內(nèi)的水分和空氣，從而減小土壤的空穴容積，從而提高路基的穩(wěn)定。在工程實踐中，采用強夯加固方法主要有以下幾個方面。

3.1 施工之前的準(zhǔn)備

在公路建設(shè)中，施工之前的準(zhǔn)備工作是至關(guān)重要的。在采用強夯施工前，必須先進(jìn)行路基的排水，因為路基中水分的存在會對以后的工程質(zhì)量造成一定的影響，而且路基的構(gòu)造比較復(fù)雜，而且路基的表層和里面都存在著大量的水分，因此在進(jìn)行路基處理前必須將水分排出。在進(jìn)行工程建設(shè)時應(yīng)采集場地周邊的資料，包括路基高度、厚度、含水率等。

3.2 夯點布置與強夯

在強夯施工中，對強夯點的分配非常關(guān)鍵。在工程實踐中，夯點的布置一般為正方形和正三角型，這樣的布置方法更具科學(xué)性，可以在工程中進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，便于路基的建設(shè)。強夯法的作用位置可以根據(jù)路基的特點進(jìn)行，而強夯點的間距也非常關(guān)鍵。根據(jù)夯的大小，計算了夯點間距。根據(jù)現(xiàn)場的具體條件確定強夯的數(shù)量，由于路基的構(gòu)造和路基水分的不同，會影響到工程的順利進(jìn)行，因此在工程中應(yīng)注意夯擊處的設(shè)置，以便進(jìn)行強夯。一般將強夯法分為3 個階段，每個階段的建設(shè)都有不同的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。前面兩次都是對各個部位進(jìn)行了改造，而且敲打的力量和內(nèi)容都是一模一樣的。最后一步的工作并不繁重，只要根據(jù)現(xiàn)場的觀測，找出不合理的路堤進(jìn)行強夯。在夯實完畢后，應(yīng)對路基的表層進(jìn)行是否有不完全或微小的水流進(jìn)行檢測。對濕滑的黃土要馬上進(jìn)行三次加固，才能進(jìn)行下一道工藝[5]。

3.3 強夯法施工管理

在進(jìn)行強夯法施工時，必須按照設(shè)計圖進(jìn)行工作，以保證工程的質(zhì)量。在施工前要確定好項目的先后次序，并保證圖紙的準(zhǔn)確性。在工程中，所有的建筑單位按照設(shè)計的圖紙進(jìn)行工作。對每個強夯器進(jìn)行徹底的檢驗，不得有任何差錯。除此之外，還要考慮到人才的選拔問題，如果沒有足夠的實力，是不會被錄取的。在前期確定襯砌的基礎(chǔ)上，采用水平儀對襯砌前后的標(biāo)高進(jìn)行了測定。一般主、副滿夯間隔為72h，根據(jù)施工場地條件而定。在進(jìn)行工程時，也要對工作進(jìn)行詳細(xì)的記錄，根據(jù)設(shè)計和黃土的濕陷類型進(jìn)行路基的處理，同時要注意防水和排水。在工地上要有專業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)督、指導(dǎo)和檢查，保證工程的質(zhì)量和安全性，從而保證工程的順利進(jìn)行。施工過程中產(chǎn)生的噪聲也要通過隔震溝槽來排除。采用黃土路基進(jìn)行加固，既保證了施工的順利進(jìn)行，又保證了工程的質(zhì)量，使工程按預(yù)定時間完工，提高了工程的整體水平。

3.4 強夯加固濕陷性黃土路基工藝注意事項

（1）強夯樁置換的高效加固深度受多種因素的制約，故必須結(jié)合本地實際情況，實地試驗夯擊試驗，進(jìn)行強夯施工中確定夯擊能量、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)及間歇時間的關(guān)鍵工序。所以，在施工中應(yīng)對回填的沙質(zhì)及回填土體的水分進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

（2）對試驗場地進(jìn)行回填土，選擇兩個實驗區(qū)，對夯擊后的承載力進(jìn)行嚴(yán)密的控制，達(dá)到150 KPa 或更高的極限承載力，并對洞外側(cè)的巖石進(jìn)行松散再注，保證坑內(nèi)和外側(cè)的土壤均勻度。

（3）在進(jìn)行打夯之前，必須對夯錘的重量和距離進(jìn)行檢驗，以保證所需的點擊力滿足設(shè)計的需要。如打樁機時間長，常會由于底部的磨耗而導(dǎo)致質(zhì)量下降；在工程建設(shè)中，落距未達(dá)設(shè)計指標(biāo)的情形也經(jīng)常出現(xiàn)。所有的因素都會對點擊的擊打能量產(chǎn)生作用。

（4）強夯的頂點位置誤差不得超過15cm，夯錘必須豎直，其傾角不得超過30，如夯錘底部有粘性土，必須進(jìn)行處理，使夯錘表面干凈，以免在砸錘落地時出現(xiàn)傾斜。

4 結(jié)語

濕陷性黃土在路基施工中比較常見，這種土質(zhì)會影響道路質(zhì)量。若是沒有對黃土土體進(jìn)行有效處理，則會致使道路施工產(chǎn)生質(zhì)量問題，進(jìn)而形成不好的影響。所以在施工中要使用強夯法，對濕陷性黃土進(jìn)行處理，通過施工前的準(zhǔn)備、夯點布置以及強夯的施工環(huán)節(jié)，保障道路工程的施工質(zhì)量。經(jīng)過對強夯法的運用，對黃土進(jìn)行處理，從而讓路基穩(wěn)定性更強，讓公路項目在投入使用之后，可以為人們提供通行便利，延長道路使用壽命，進(jìn)而促使我國交通行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。