強夯加筋法處理膨脹土地區中淺層采空區路基

摘 要：文章以某淺層采空區實際情況為例，在該淺層采空區路基處理的過程當中，通過應用強夯加筋法的應用，實現了對該膨脹土地區當中，淺層采空區路基沉降問題的合理控制，同時也達到了提高地基承載作用力的重要目的。上述相關問題希望能夠引起各方工作人員的特別關注與重視。

關鍵詞：強夯加筋法；膨脹土地區；淺層采空區；路基處治

中圖分類號：TU471.8 文獻標識碼：A

某高速公路建設項目K18+200～K19+500標段屬于淺層采空區。該采空區覆蓋巖土結構為膨脹性巖土。前期對于該采空區的地質勘探資料顯示：整個淺層采空區的厚度在3.0m～8.0m范圍之內。同時，此區域內的地層巖性組成多為第三系泥巖夾雜墳山巖。結合對沿線試驗結果的綜合分析，整個淺層采空區區域內的巖土結構表現出了突出的中度至弱度膨脹性。同時，配合對地表調查資料的分析，發現淺層采空區內存在5口直徑在1.0m～1.8m范圍之內的豎井，豎井深度在8.0m范圍之內。與此同時，豎井巷道延伸方向長度經測定在15.0m～18.0m范圍之內。

1采空區的穩定性水平分析

按照采空區頂板安全厚度參數進行計算，在采空區頂板未出現塌落問題，或者是采空區頂板塌落問題完全填滿的情況下（此狀態下頂板仍殘留一定厚度），為實現對整個采空區穩定性的評價，就需要在設定采空區頂板巖層表現為穩定狀態的前提條件下，計算頂板巖層所對應的臨界深度指標。具體的計算方式應當為：

巷道寬度+[巷道寬度2巖層重度2+4巷道寬度·巖層重度·路基基底單位壓力·tan松散層移動角·tan2（45°-松散層移動角/2）]-1/2巖層重度·松散層移動角·tan2（45°-松散層移動角/2）；

結合有關采空區的實際情況來看，全路段的路基設計填土厚度最大值為10.2m，同時，挖方路段的最大開挖深度在9.0m。在評估采空區穩定性的過程當中，以最有利的情況為考量標準，采空區的巷道寬度取值以2.5m為宜。同時，以路基區域的填土厚度為0m，在松散層移動角角度取值為20°的情況下，可以測定得出此狀態下，采空區頂板巖層所對應的臨界深度指標為17.8m。

結合此區域內的采空區的地質勘測資料數據發現，此區域內的采空區頂板厚度取值在4.0m～23.0m范圍之內。而采空區頂板厚度與頂板巖層臨界深度之間的關系可以表述為：采空區頂板厚度<采空區頂板巖層臨界深度*（1～1.5）。因此，綜合以上分析可以判定：該采空區處于不穩定狀態，為了確保路基運行的可靠與穩定，就需要對采空區進行必要的處理。

同時，通過對巷道開采工作面不規則形狀的分析發現：由于采空區開采工作平面長期性處于未支護狀態，因而合理的處治方式應當綜合對回填法、強夯法、加筋法、以及灌漿法的應用。同時，為了避免路基在地下水影響下出現不合理的開裂、以及滑塌問題，綜合選取了基于加筋法、以及強夯法相結合的處置方案。

2強夯加筋法的應用要點分析

在采取上述方案對淺層采空區路基進行處治的過程當中，除遵循一般性的施工流程與操作步驟以外，還需要特別注意的問題是：若采空區待處理路段內存在開挖回填圓礫處治的采空影響區、以及豎井工作區，就需要在強夯施工之前，對這一部分區域進行處理。同時，對于埋深深度在3m以內的采空影響區而言，在開挖揭露地表的基礎之上，需要通過換填圓礫的方式，對其進行夯實處理。具體而言，采空區路基處理中的主要工作要點可以歸納為以下幾個方面：

（1）試夯環節工作要點分析：在對淺層采空區路基進行強夯處理之前，需要選取具有典型代表性的區域進行試夯作業。區域的選擇需要確保其基本尺寸在20.0m×20.0m以上。通過試夯的方式對強夯作業效果進行合理檢驗。在發現設計偏差問題的情況下，需要對具體參數進行合理的調整。

（2）強夯環節參數確定要點分析：本文所例舉淺層采空區的深度經測定在8.0m～15.0m范圍之內。通過對梅納公式的應用，可以計算得出該采空區所對應加固深度的有效數值，具體的取值應當為：

0.5（夯錘質量參數·有效加固深度）-1；

該計算式當中，夯錘質量參數的取值單位應當為：t；同時，有效加固深度的取值單位應當為：m。

實際工作過程當中，可能會對有效加固深度產生影響因素眾多，除常規意義上的錘重參數、以及落距參數以外，還與整個淺層采空區的土層厚度、土層屬性密切相關。綜合對上述因素的考量，在強夯施工的過程當中，對于相關的參數確定如下：強夯夯錘直徑參數為2.2m，高度為1.0m，出氣口直徑為0.4m，強夯施工過程中的有效加固深度參數為8.5m，強夯夯擊能力參數為3640kN/m。

（3）強夯環節施工方案的選取分析：整個強夯施工采取3遍式的夯實方案。第1遍、以及第2遍的強夯作業方案為：尺寸為5.0m×5.0m的方格網狀跳夯。最后2次夯擊作業的沉降量需要控制在50.0mm～100.0mm范圍之內。同時，在強夯施工的過程當中，具體的施工步驟應當確定為：第一步，完成對整個施工場地的清理以及平整操作；第二步，以石灰于施工現場標準第1遍強夯夯擊點的具體位置，測定所對應的場地高程參數；第三步，在施工現場起重機就位的條件下，對強夯夯錘、以及夯點位置進行合理的調整與對準；第四步，對在強夯作業前，夯擊錘頂高程參數進行嚴格的測定；第五步，將夯錘起吊至預定高度，待夯錘脫鉤自由下落后對吊鉤進行下放，在此基礎之上還需要完成對錘頂高程的測量工作；第六步，重復第五步的操作，通過對夯擊次數的合理控制，完成一個夯點的完整性夯擊工作；第七步，需要重復第三步～第六步的操作，在完成夯點夯擊作業的基礎之上，借助于推土機，對強夯夯坑進行填平處理，測定此狀態下的強夯后場地高程參數；第八步，在間隔7d的基礎之上，應用滿夯方式對路基進行最后夯實，滿夯夯擊次數為5次。在夯擊完成后，還需要就場地標高進行測定。

（4）加筋環節施工方案的選取分析：在強夯施工結束，并且質量檢驗合格之后，需要開始對上部膨脹土路基進行填筑處理。在路基填筑高度低于1.0m的情況下，需要對地表厚度在50.0cm～80.cm范圍內的膨脹土土體予以挖除，將其換填為非膨脹性的土體，進而需要對土體進行充分壓實。為了能夠在針對淺層采空區路基進行強夯加筋作業的整個過程當中，實現對膨脹土土體的合理應用，可以應用非膨脹土包邊膨脹土填芯的處理方案。在此基礎之上，對路基底部進行基于土工格柵的加筋處理。加筋操作過程當中需要采取的處治方案應當為：將土工格柵布設于所填筑路基的底部區域，同時需要結合填土寬度，控制相應的加筋層數。常規意義上來說，填土寬度取值若在10.0m以內，則加筋的層數應當為2層；同時，若填土寬度取值在10.0m～15.0m范圍之內，則加筋的層數需要控制為3層。與此同時，所鋪設格柵的土層表面平整性需要符合要求，防止表面覆蓋各種堅硬的突出物。以此確保加筋處治的可靠性與穩定性。

結語

強夯塊石墩處理軟基具有施工方法簡單，兼具置換、排水固結、提高軟基抗震能力等優點，在高速公路沿線軟土地基處理中廣泛應用。對于膨脹土地區而言，在淺層采空區路基基礎之上進行高速公路路基的修建還比較少，相關經驗也不夠成熟，此問題值得各方工作人員予以特別的關注與重視。在本文有關某工程淺層采空區路基處理方案的分析過程中，實現了對強夯加筋法的綜合應用，能夠在緩解路基沉降問題，提高地基承載作用力方面發揮顯著意義與價值。上述相關問題的研究望能夠引起各方工作人員的特別關注與重視。

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