濕陷性黃土的強(qiáng)夯處理

劉志堅(jiān)

(甘肅省臨夏公路管理局，甘肅 永靖731600)

0 前言

在公路施工中，經(jīng)常遇到濕陷性黃土軟土路基。在覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土，屬于特殊土。有些雜填土也具有濕陷性。廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。

1 濕陷性黃土的特點(diǎn)

所謂濕陷性黃土就是在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土。濕陷性黃土地基在天然狀態(tài)下的密度（天然容重）低，單位體積內(nèi)粘土顆粒含量少,孔隙率較大（一般為35%～65%）。土體的水穩(wěn)定性極差，遇水會(huì)使土粒間的毛細(xì)水表面張力喪失，在土體中起骨架作用的晶體顆粒溶解，產(chǎn)生地基表面垂直沉陷，導(dǎo)致建筑物、構(gòu)筑物的破壞。因此，在高速公路路基施工中，采取何種方案處理,必須優(yōu)化方案、做經(jīng)濟(jì)比較、施工時(shí)間的比較，沉降值保證在規(guī)范值內(nèi)，保證高速公路建成以后正常的運(yùn)營年限，降低公路養(yǎng)護(hù)成本具有重大意義。

2 處治方案的選擇

根據(jù)濕陷性黃土一般分布在表層，厚度一般在5～6m以內(nèi)，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行處理可消除黃土的濕陷性。

2.1 夯擊能量

本工程主、副夯宜采用2000kN·m夯擊能量，滿夯采用1000kN·m夯擊能量。

2.2 夯點(diǎn)布置

本工程采用等邊三角形布點(diǎn)，夯點(diǎn)間距為4.0m。滿夯時(shí)彼此搭接1/4。

2.3 夯擊數(shù)和夯擊遍數(shù)

單點(diǎn)夯擊數(shù)和夯擊遍數(shù)通過試夯確定。且同時(shí)滿足下列條件：單點(diǎn)夯擊次數(shù)一般按最后兩擊之差3～5cm控制，夯擊遍數(shù)以夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起，不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難，不出現(xiàn)“翻漿”或“橡皮土”為宜。第一遍：主夯，按規(guī)定間距；第二遍：副夯，按規(guī)定間距在主夯點(diǎn)位中間穿插進(jìn)行；第三遍：滿夯，夯印彼此搭接1/4。

2.4 間歇時(shí)間

間歇時(shí)間由試夯時(shí)孔隙水壓力消散過程的觀測(cè)資料來確定，對(duì)滲透性較差的地基間歇時(shí)間應(yīng)長一些，對(duì)滲透性較好的地基間歇時(shí)間，一般采用3d。

3 強(qiáng)夯施工機(jī)理

濕陷性黃土主要最佳含水量不易控制，一般壓路機(jī)碾壓，無法使路基達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度要求。

強(qiáng)夯法是1969年法國Menard技術(shù)公司首創(chuàng)的一種地基加固方法，這種方法是用巨錘(我國常用錘重為80～250kN，世界最大錘重為2000kN)從高處自由下落(落距一般為8～40m)對(duì)地基施加巨大的沖擊能及沖擊波，使土中出現(xiàn)很大的沖擊應(yīng)力，土體產(chǎn)生瞬間變形，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生裂縫，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土粒重新排列，經(jīng)時(shí)效壓密達(dá)到固結(jié)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性，而且還能改善砂類土抵抗振動(dòng)液化的能力，消除濕陷性黃土的濕陷性。

4 施工季節(jié)的選擇

強(qiáng)夯的最不利季節(jié)為冬夏兩季。夏季雨水多，土層中的水分不易析出，夯擊時(shí)容易形成橡皮泥，無法達(dá)到最佳的密實(shí)效果。由于冬季土層容易凍結(jié)成硬塊，使得凍塊部分不能夯擊密實(shí)，并且毛細(xì)水容易凍結(jié)成冰，不易析出蒸發(fā)，達(dá)不到很好的夯實(shí)效果。

強(qiáng)夯施工的最佳施工季節(jié)應(yīng)選擇干旱少雨的春、秋最佳，適合土壤中水分的析出和蒸發(fā)。

5 強(qiáng)夯施工工藝

5.1 強(qiáng)夯施工步驟

第一步：清除雜物，用平地機(jī)平整場(chǎng)地，并用壓路機(jī)碾壓。

第二步：夯點(diǎn)放樣，用石灰標(biāo)明第一遍夯點(diǎn)（主夯）的位置，并測(cè)量地面高程。

第三步：夯擊就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置。

第四步：采用2000kN·m夯擊能量控制，將夯錘起吊至預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，如錘頂傾斜，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。

第五步：重復(fù)步驟四，按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯實(shí)。

第六步：現(xiàn)場(chǎng)記錄，強(qiáng)夯施工時(shí)應(yīng)對(duì)每一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊能量、夯擊次數(shù)及夯沉量做好詳細(xì)記錄。

第七步：移動(dòng)位置，進(jìn)行下一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊，直至完成第一遍全部夯擊。

第八步：主夯完成后，靜置72h以上，用推土機(jī)將夯坑填平，壓路機(jī)靜壓一遍，然后測(cè)量夯后的地面高程。

第九步：重新放線定位，按主夯的施工步驟進(jìn)行第二遍（副夯）的夯擊施工，副夯與主夯施工方法相同。

第十步：副夯完成后，靜置72h以上，用推土機(jī)將夯坑填平，按規(guī)定進(jìn)行最后一遍滿夯，滿夯采用1000kN·m夯擊能量控制，夯錘單點(diǎn)1擊，并且夯印彼此搭接1/4。強(qiáng)夯完成后，推土機(jī)整平，壓路機(jī)靜壓一遍，然后測(cè)量場(chǎng)地高程。

5.2 強(qiáng)夯施工過程的監(jiān)測(cè)工作

（1）開夯前應(yīng)檢查錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求；

（2）在每遍夯擊前，對(duì)夯點(diǎn)放樣進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查行坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯及時(shí)糾正；

（3）按設(shè)計(jì)要求檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。

5.3 施工控制

施工過程中由專業(yè)人員對(duì)每次錘擊深度進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)各項(xiàng)參數(shù)及施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。派專人察看現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)理派人旁站，設(shè)專人做好記錄。在縱向每打完10m左右，旁站監(jiān)理用水準(zhǔn)儀抽檢一次錘擊深度，檢查與施工記錄是否相符，并根據(jù)每次的錘擊變化，了解填土高度及地基強(qiáng)度，認(rèn)真做好強(qiáng)夯記錄。

6 路基處理過程

6.1 原地面

原地面處理主要是地表草皮、腐殖土的清除及耕地填前夯壓密實(shí)。一般地段的地表腐殖土層較薄，路基清表可按地基清表層土能夠碾壓密實(shí)，并且表土中有機(jī)質(zhì)含量不超過5%進(jìn)行控制。清表土方集中堆放，工后用于邊坡和中央分隔帶綠化。

路基填前強(qiáng)夯工作面寬度，為路基坡腳外1m范圍內(nèi)，地表橫坡緩于1∶5時(shí)，在清除地表草皮、腐殖土后，原地面可直接進(jìn)行處理，然后進(jìn)行路堤填筑。對(duì)于地面橫坡陡于1∶5時(shí)，原地面開挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2m，先填筑第一個(gè)臺(tái)階，使形成寬度不小有4m的工作平臺(tái)后再進(jìn)行強(qiáng)夯。基巖面上的覆蓋層較薄時(shí)，宜先清除覆蓋層再挖臺(tái)階。

6.2 挖方路槽

對(duì)于挖方路槽進(jìn)行強(qiáng)夯處理，處理寬度為路槽范圍，同時(shí)對(duì)路槽不再進(jìn)行超挖處理。挖方時(shí)預(yù)留出50cm（經(jīng)試夯確定）的強(qiáng)夯沉降量，即比設(shè)計(jì)少挖一定深度。

6.3 半填半挖路基

橫向半填半挖路基：為保證填挖過渡段路基的穩(wěn)定和路面平順，避免嚴(yán)重的不均勻沉降，縱向填挖交界處，沿路基垂直方向開挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度2.0m臺(tái)階底做成向內(nèi)傾斜4.0%的坡度，并采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理，以消除路基填挖的差異沉降。

縱向填挖交界路基：填挖交界處設(shè)置15m過渡段，對(duì)于土質(zhì)地段采用級(jí)配較好的砂類土、礫類土、碎石填筑，巖質(zhì)地段過渡段采用填石路堤，并采用強(qiáng)夯處理，以消除路基填挖間的差異沉降。

6.4 施工注意事項(xiàng)

①對(duì)于原地面坡度陡于1∶5，需開挖臺(tái)階的路段，開挖成寬度不小有2m的臺(tái)階，先填筑第一個(gè)臺(tái)階，形成寬度不小有4m的工作平臺(tái)后再進(jìn)行強(qiáng)夯。

②橋涵臺(tái)背15m范圍內(nèi)不得進(jìn)行強(qiáng)夯，15m以外采用夯擊能1000kN·m進(jìn)行強(qiáng)夯，25m以外按正常路段強(qiáng)夯；暗橋涵頂部一般不宜強(qiáng)夯，必須采用時(shí)，可在拱頂填高大于8m時(shí)，用夯擊能1000kN·m進(jìn)行強(qiáng)夯。強(qiáng)夯路段橫向距民房25m內(nèi)時(shí)，不得采用強(qiáng)夯。

③密切注意夯擊中的異常變化，在構(gòu)造物頂面強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)觀察，一旦發(fā)現(xiàn)危及構(gòu)造物的安全時(shí)立即停打，通知總監(jiān)辦、建管處、設(shè)計(jì)人員研究處理。

④強(qiáng)夯前，查明場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下構(gòu)造物和各種地下管線（尤其是通訊電纜）的位置及標(biāo)高，并采取必要的措施，以免強(qiáng)夯施工而造成損壞。

7 總結(jié)

強(qiáng)夯處理不但在濕陷性黃土的軟土路基上得到了很好應(yīng)用，而且為了防止高填方路基下沉，在路基填筑過程中也得到了很好的應(yīng)用。