強(qiáng)夯法在高速公路鹽漬土路基施工中的應(yīng)用研究

摘 要：本文為提高鹽漬土路基施工效果，保證高速公路穩(wěn)固性，以“某高速公路工程”為案例，根據(jù)工程概況，科學(xué)選擇施工方案。同時，研究了強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)和強(qiáng)夯施工工藝。最后，分別介紹了土體壓力檢測、路基沉降量檢測、路基承載力檢測以及回彈模量檢測相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。希望通過這次研究，為同類工程施工提供有效的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法 高速公路 鹽漬土 路基施工 應(yīng)用

1 引言

我國具有地域遼闊特點(diǎn)，因此，在建設(shè)高速公路時，很容易出現(xiàn)地形復(fù)雜、地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域，而鹽漬土屬于比較典型的復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域，在進(jìn)行鹽漬土路基施工期間，一旦出現(xiàn)施工操作不合理，鹽漬土遭到水的侵蝕，會造成嚴(yán)重的沉降問題，造成整個路基塌陷，降低高速公路穩(wěn)固性和安全性[1]。而強(qiáng)夯法的出現(xiàn)和使用，可以幫助施工人員利用大型起重機(jī)，將夯錘放置到合適的高度，然后，松開夯錘，夯錘自由下落。在強(qiáng)夯力的作用下，軟土土粒會出現(xiàn)相對移動，不斷降低土壤孔隙率，使得土體的緊密度和強(qiáng)度不斷提高，有效地解決路基沉降問題[2]。所以，在進(jìn)行高速公路鹽漬土路基施工時，如何科學(xué)地應(yīng)用強(qiáng)夯法是施工人員必須思考和解決的問題。

2 工程概況

某高速公路工程路線相對較長，長達(dá)23.7km，其行車設(shè)計(jì)速度和路基設(shè)計(jì)寬度分別為100km/h、29m。該工程路基在正式施工之前，偵查人員通過調(diào)查和研究相關(guān)地質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)某一段路基土質(zhì)屬于鹽漬土，此時，如果直接在鹽漬土上進(jìn)行路基施工，會降低路基穩(wěn)固性，導(dǎo)致路基出現(xiàn)嚴(yán)重沉降問題[3]，所以，施工單位在進(jìn)行路基施工時，要重視對強(qiáng)夯法的應(yīng)用，做好對鹽漬土路段的科學(xué)處理，不斷地提高路基的承載能力。

3 施工方案選擇

強(qiáng)夯法作為一種常用的鹽漬土加固施工技術(shù)，主要用于處理碎石土、沙土、素填土等各種土質(zhì)中，可以有效地提高鹽漬土的密實(shí)度和強(qiáng)度，使其壓縮性降到最低。但是，強(qiáng)夯法僅僅適用于砂性土和黏性土的鹽漬土處理，不適用于淤泥質(zhì)土層或者土層含水率、孔隙比、粒徑分別為60%、1.6、0.006mm的土體。該工程土體含有大量的黏性鹽漬土，鹽漬土所含有的鹽性成分主要以氯鹽為主，施工人員要選用強(qiáng)夯法進(jìn)行鹽漬土路基施工，這是由于該施工方案不僅可以降低施工成本，還能提高施工速度，保證鹽漬土整體加固效果，同時，還能實(shí)現(xiàn)對地基結(jié)構(gòu)的保護(hù)，保證路基施工質(zhì)量。

4 強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)

應(yīng)用強(qiáng)夯法進(jìn)行工程鹽漬土路基施工時，所涉及施工參數(shù)相對較多，如有效加固深度、夯擊能、強(qiáng)夯遍數(shù)等。所以，為保證強(qiáng)夯施工質(zhì)量，在正式進(jìn)入工程施工之前，要嚴(yán)格按照工程施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，做好對以下強(qiáng)夯施工參數(shù)的科學(xué)化設(shè)計(jì)。

4.1 有效加固深度

進(jìn)行鹽漬土強(qiáng)夯施工后，土體強(qiáng)度顯著提升，土體壓縮模量呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢，從而獲得良好的土體加固效果。對于路基強(qiáng)夯施工而言，其有效加固深度主要是指強(qiáng)夯后土體所獲得的加固范圍[4]。在確定有效加固深度時，施工人員要靈活地運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)分析法、公式計(jì)算法等各種方法。本文重點(diǎn)應(yīng)用了公式計(jì)算法，計(jì)算公式如下所示：

（1）

（1）式中的H、a、M、h分別代表強(qiáng)夯的有效加固深度、地基土的修正系數(shù)、夯錘重量、夯錘的落距，其中，地基土的修正系數(shù)為0.5。通過運(yùn)用以上公式，可以計(jì)算出強(qiáng)夯的有效加固深度，其深度值為50m。

4.2 夯擊能確定

夯擊能主要是指在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時夯錘對地面所產(chǎn)生的能量沖擊力。夯擊設(shè)備和夯擊能是否合理，直接影響了強(qiáng)夯施工質(zhì)量，如果夯擊能過大，會產(chǎn)生不必要的能量浪費(fèi)，同時，還會破壞地基結(jié)構(gòu)。如果夯擊能過小，會嚴(yán)重影響夯擊效果[5]。所以，在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時，要利用以下公式，計(jì)算出最佳夯擊能。

（2）

（2）式中的G、H、a分別代表最佳夯擊能、有效加固深度、修正系數(shù)，其中，修正系數(shù)為0.5。經(jīng)過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)本次強(qiáng)夯施工，最佳夯擊能應(yīng)設(shè)置為1000k N·m，結(jié)合最佳夯擊能和有效加固深度，可以精確地計(jì)算出夯錘質(zhì)量和落距。

4.3 夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)主要是指夯擊點(diǎn)所對應(yīng)的夯擊次數(shù)，如果鹽漬土僅僅夯擊一遍，鹽漬土很容易出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，降低夯擊效果。所以，為保證夯擊操作后的性能，在正式進(jìn)入強(qiáng)夯施工之前，要結(jié)合施工場地的條件，科學(xué)調(diào)整和控制夯擊遍數(shù)[6]。此時，結(jié)合夯擊次數(shù)與夯沉降量之間的關(guān)系，可以快速確定出單個夯擊點(diǎn)所對應(yīng)的夯擊遍數(shù)。此外，在進(jìn)行夯擊操作時，施工場地四周禁止出現(xiàn)過大隆起現(xiàn)象，同時，地基沉降量應(yīng)控制在50mm以內(nèi)，結(jié)合這一施工要求，施工人員要對鹽漬土進(jìn)行滿夯一遍施工，然后，將其他夯擊點(diǎn)的強(qiáng)夯遍數(shù)控制為5遍，不斷地提高地基的密實(shí)度和穩(wěn)固度。所以，在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時，夯擊遍數(shù)應(yīng)控制為6次。

4.4 強(qiáng)夯時間間隔

在進(jìn)行工程施工時，鹽漬土內(nèi)部所含有的水壓力會顯著上升，當(dāng)夯擊結(jié)束后，水壓力才逐漸消失，在水壓力消失過程中，土體強(qiáng)度會顯著上升，所以，強(qiáng)夯施工后的鹽漬土強(qiáng)度上升通常需要一端時間，如果沒遍強(qiáng)夯操作之間，沒有設(shè)置合適的時間間隔，會導(dǎo)致路基壓力始終處于最大值狀態(tài)，同時，還會降低土體強(qiáng)度增加幅度，導(dǎo)致強(qiáng)夯效果不斷變差。為避免以上不良現(xiàn)象的出現(xiàn)，施工人員要嚴(yán)格相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將每遍強(qiáng)夯間隔時間控制為2天～7天之間。結(jié)合鹽漬土特點(diǎn)，本次工程施工，將強(qiáng)夯時間間隔控制為7天。

5 強(qiáng)夯施工工藝

5.1 機(jī)械選擇

在進(jìn)行機(jī)械選擇時，施工人員要從以下幾個方面入手：（1）確定強(qiáng)夯施工相關(guān)參數(shù)后使用夯錘、吊機(jī)等機(jī)械設(shè)備。本次機(jī)械設(shè)備選用時，所選用的吊機(jī)為100t履帶式起重機(jī)；所選用的夯錘為14.4t夯錘，結(jié)合有效加固深度，確定出夯錘落距[7]。（2）吊機(jī)噸位相對較小，在進(jìn)行起吊時，通常實(shí)施輪滑組同步作業(yè)，將夯錘放置到合適的高度，然后，利用自動脫鉤裝置，使夯錘進(jìn)行自由落體運(yùn)動，此時，夯錘在空中會形成較大的角度，可能造成起重機(jī)械不斷傾斜而釀成嚴(yán)重的安全事故。所以，施工人員要選用輔助門架，不斷地提高機(jī)架機(jī)械的穩(wěn)固度，避免以上安全事故的出現(xiàn)。

5.2 施工準(zhǔn)備

在正式進(jìn)入強(qiáng)夯施工之前，要全面、徹底地清理強(qiáng)夯場地。首先，要及時清理場地上的垃圾、雜物，確保整個場地表面的整潔度，然后，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙，確定各個夯法點(diǎn)位置，并進(jìn)行醒目標(biāo)記。其次，還要做好試夯工作，結(jié)合試夯結(jié)果，檢驗(yàn)強(qiáng)夯施工相關(guān)參數(shù)設(shè)置是否合理，如果強(qiáng)夯施工質(zhì)量與要求設(shè)計(jì)值存在一定的誤差[8]，施工人員要在后期施工中，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整和控制；如果試夯施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，那么，施工人員可以結(jié)合試夯參數(shù)，開展相應(yīng)的施工工作。

5.3 強(qiáng)夯施工

在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時，施工人員要安裝試夯參數(shù)，開展相應(yīng)施工作業(yè)。在這個過程中，要事先做好對施工機(jī)械入場的安排，對整個施工場地進(jìn)行滿夯處理，保證鹽漬土穩(wěn)定性，間隔7天后，進(jìn)行夯擊點(diǎn)強(qiáng)夯施工。為保證夯擊點(diǎn)強(qiáng)夯施工質(zhì)量，要控制好夯錘下落點(diǎn)位，使得點(diǎn)位于夯擊點(diǎn)位保持一致，同時，還要將夯錘調(diào)整到合適的高度，使其進(jìn)行自由落體，當(dāng)夯錘自由下落到指定的夯擊點(diǎn)時，第一遍夯擊點(diǎn)強(qiáng)夯操作結(jié)束。然后，間隔7天后，進(jìn)行第二遍的強(qiáng)夯施工，直到所有點(diǎn)位強(qiáng)夯施工操作全部完成即可。最后，要對整個施工場地進(jìn)行再次滿夯處理，確保鹽漬土表明的密實(shí)度和穩(wěn)固度[9]。另外，在進(jìn)行夯擊時，為提高夯擊效果，施工人員實(shí)時檢測和記錄夯擊高度、夯擊能等相關(guān)參數(shù)，便于后期工程施工質(zhì)量檢測和分析。對于夯擊點(diǎn)而言，在進(jìn)行后兩遍強(qiáng)夯操作時，一旦鹽漬土所形成的沉降量大于6cm，需要分析其沉降原因，并適當(dāng)?shù)卦黾雍粨舸螖?shù)，從而獲得良好的夯擊效果。當(dāng)夯擊操作完成后，要對夯坑進(jìn)行回填處理，確保其與基面高度相平，然后，進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的夯擊施工。需要注意的是，在進(jìn)行回填時，所選用的填料要以達(dá)標(biāo)土質(zhì)材料為主，避免因土質(zhì)材料不合格而影響最終回填效果。

6 質(zhì)量檢測

在進(jìn)行強(qiáng)夯施工時，要做好對土體壓力、路基沉降量、路基承載力以及回彈模量等性能的檢測，從而保證工程整體施工效率和效果。

6.1 土體壓力檢測

在進(jìn)行土體壓力檢測時，通常用到鋼弦式土壓力計(jì)檢測儀器，該儀器主要是由膜盒、壓力傳感器兩個部分組成，其中，壓力傳感器主要借助鋼絲，固定與框架上，該框架將薄膜中心與壓力計(jì)進(jìn)行有效地連接。在進(jìn)行強(qiáng)夯施工期間，一旦出現(xiàn)夯錘自由下落，會對土體產(chǎn)生一定的壓力，在夯錘的作用力下，土壓力可以直接作用于膜盒上，導(dǎo)致膜盒出現(xiàn)嚴(yán)重變形現(xiàn)象，并形成大量的液體介質(zhì)[10]。在液體介質(zhì)作用下，壓力可以直接傳遞到壓力傳感器中，導(dǎo)致鋼絲出現(xiàn)明顯振動現(xiàn)象，最后，借助振動效率，可以精確地計(jì)算土體壓力。

6.2 路基沉降量檢測

路基沉降量檢測主要是指確定出鹽漬土強(qiáng)夯中、強(qiáng)夯后所對應(yīng)的沉降量。將50cm直徑的鋼板設(shè)置為沉降板，將長度為150cm的測量桿固定到沉降板上，使用塑料管嵌套，包裹側(cè)桿，確保填土與側(cè)桿之間的摩擦力不斷降低，當(dāng)所用準(zhǔn)備工作結(jié)束后，在檢測斷面上埋設(shè)沉降板，結(jié)合側(cè)桿的實(shí)際高度，檢測出鹽漬土實(shí)際沉降值。

經(jīng)過檢測，獲得如表1所示的檢測結(jié)果，從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，強(qiáng)夯施工后所獲得的路基沉降量相對較低，被控制在300mm以下，同時，與強(qiáng)夯施工前相比，土體密實(shí)度和強(qiáng)度得以顯著提升，這表明通過運(yùn)用強(qiáng)夯法進(jìn)行鹽漬土路基施工，可以獲得良好的路基處理效果。

6.3 路基承載力檢測

在本次試驗(yàn)路段中，運(yùn)用直線插入法，確定出五個試驗(yàn)點(diǎn)位，并對其承載能力進(jìn)行有效檢測，所獲得的檢測結(jié)果如表2所示，從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，強(qiáng)夯后的路基獲得較高的平均承載能力，其平均承載能力值達(dá)到230kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)要求值，與強(qiáng)夯前相比，其承載能力提升了55.4%，這表明強(qiáng)夯法的運(yùn)用，可以保證高速路徑表現(xiàn)出較高的承載能力，獲得良好的工程施工效果。

6.4 回彈模量檢測

進(jìn)行彎沉試驗(yàn)時，分析檢測強(qiáng)夯前、強(qiáng)夯后路基回彈模量，獲得如表3所示的檢測結(jié)果，從表3中的數(shù)據(jù)可以看出，與強(qiáng)夯前相比，強(qiáng)夯后路基回彈模量顯著提高，提高了36.9%，這表明強(qiáng)夯法的運(yùn)用，可以顯著地提升路基的抗壓強(qiáng)度。

7 結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行鹽漬土路基施工時，為保證鹽漬土承載力，降低路基出現(xiàn)塌陷風(fēng)險(xiǎn)，確保高速公路使用安全性，施工人員要重視對強(qiáng)夯法應(yīng)用。在應(yīng)用該方法時，首先，將選擇合適的施工方案，并做好對強(qiáng)夯法施工相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)和施工工藝的控制，不斷地提高鹽漬土路基承載力和穩(wěn)定性，使得高速公路工程施工質(zhì)量得以顯著提升，從而保證人們出行的安全性和可靠性。

新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目《奎屯河流域低液限粉質(zhì)粘性鹽漬土工程特性研究》，編號：XYZY2020KYB004。

參考文獻(xiàn)：

[1]何宇.高速公路施工中的軟土路基施工技術(shù)[J].警戒線，2022（1）：109-111.

[2]卜偉成.高速公路鹽漬土路基施工技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（9）：170-172.

[3]王航.高速公路鹽漬土路基施工工藝原理及流程[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（13）：168-169，172.

[4]成黎霞.高速公路鹽漬土路基處理與施工技術(shù)研究[J].交通世界（中旬刊），2021（5）：41-42，45.

[5]楊越.強(qiáng)夯法在高速公路鹽漬土路基施工中的應(yīng)用[J].交通世界（下旬刊），2022（6）：112-114.

[6]趙銳軍.高速公路鹽漬土路基填料試驗(yàn)及工程應(yīng)用研究[J].交通世界，2023（3）：98-100.

[7]李新春，孫佳男.淺談東北地區(qū)鹽漬土路段高速公路路基施工質(zhì)量控制[J].公路，2020，65（6）：146-149.

[8]李方，王文聰.試論西北干旱地區(qū)高速公路鹽漬土路基施工技術(shù)及質(zhì)控對策[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020（14）：3760.

[9]門利民.荒漠過干區(qū)鹽漬土路基施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].交通世界（下旬刊），2021（6）：98-99.

[10]王鋒，紀(jì)麗君，趙麗萍.新疆區(qū)域高速公路鹽漬土路基的設(shè)計(jì)處置方案研究[J].人民交通，2020（12）：77.