高速公路濕陷性黃土地區(qū)路基強(qiáng)夯施工技術(shù)研究

河南省弘陽(yáng)高速公路有限公司 河南三門峽 472000

摘要：在高速公路的施工中，在高速公路的施工中，路基施工是一個(gè)施工要點(diǎn)。由于濕陷性黃土具有較低的承載力，容易產(chǎn)生沉降變形，必須對(duì)其進(jìn)行加固處理。強(qiáng)夯處理法是對(duì)實(shí)踐性黃土地區(qū)路基加固的一種主要技術(shù)。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)強(qiáng)夯施工技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并對(duì)高速公路實(shí)現(xiàn)性黃土地區(qū)路基強(qiáng)夯施工技術(shù)的施工過(guò)程和要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：高速公路；濕陷性黃土；強(qiáng)夯施工技術(shù)

強(qiáng)夯法又稱為動(dòng)力固結(jié)法，高速公路實(shí)踐性黃土地區(qū)的路基處理中應(yīng)用得比較廣泛，在當(dāng)前我國(guó)的深層地基處理方法中，強(qiáng)夯法具有應(yīng)用范圍廣、施工較為經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯技術(shù)處理之后，濕陷性黃土地區(qū)的路基能夠得到不同程度的加固，從而保障高速公路行車的安全性。

1.路基強(qiáng)夯施工技術(shù)及其特點(diǎn)

本文以某高速公路的某路段為例，該路段為濕陷性黃土地區(qū)，施工區(qū)段超過(guò)兩千米。該路段地處黃土高原，地勢(shì)比較平坦，主要施工方法為錢挖和填方。該地區(qū)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)致密、比較均勻，基本為淺黃色粉質(zhì)低液限粘土，其中還有少量的蝸牛殼碎片和鈣質(zhì)結(jié)核。土壤的塑性指數(shù)約為12.6至15.6，呈硬塑狀態(tài)。

1.1強(qiáng)夯施工技術(shù)

在本次高速公路濕陷性黃土地區(qū)，路基施工中主要使用的是強(qiáng)夯施工技術(shù)。強(qiáng)夯施工技術(shù)主要是利用起重機(jī)械，將夯錘吊到一定的高度，再使其呈自由落體落下，從而用強(qiáng)大的沖擊能量對(duì)地基進(jìn)行夯擊。使地基中產(chǎn)生沖擊應(yīng)力和沖擊波，從而實(shí)現(xiàn)土地孔隙的壓縮和局部液化。這樣一來(lái)，土體中就會(huì)形成排水通道，將空氣中的氣體和水分排出，重新排列土體，從而使土體達(dá)到固結(jié)的目的，使?jié)裣菪渣S土的地基承載力得到提高。一般情況下夯錘的重量能夠達(dá)到100至400千牛，起吊高度能夠達(dá)到10至25米。當(dāng)前在我國(guó)的高速公路濕陷性黃土地區(qū)的路基處理施工中，強(qiáng)夯技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。其能夠在極短的時(shí)間內(nèi)用巨大的沖擊能量來(lái)沖擊地基土體，土體在這個(gè)作用下會(huì)產(chǎn)生物理變化，包括觸變恢復(fù)、排水固結(jié)壓密、土體結(jié)構(gòu)液化或破壞等，從而使土體的孔隙擠密，消除黃土的濕陷性，提高地基的強(qiáng)度[1]。

1.2強(qiáng)夯施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

①工藝簡(jiǎn)單，施工設(shè)備簡(jiǎn)便。在高速公路的施工中，使用強(qiáng)夯施工技術(shù)只需配備一臺(tái)重錘和一臺(tái)起重機(jī)，而且強(qiáng)夯施工技術(shù)的工藝也比較簡(jiǎn)單，操作比較簡(jiǎn)便，比較容易進(jìn)行施工管理，也能夠比較容易地進(jìn)行質(zhì)量控制。

②施工速度快、效率高。

③具有良好的加固效果。高速公路的濕陷性黃土路基經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯處理之后，其壓縮性可降低2至10倍，其強(qiáng)度可以提高2至5倍。強(qiáng)夯的加固影響深度最高能夠達(dá)到10米，施工期間的成交量能夠達(dá)到百分之六十至九十的設(shè)計(jì)荷載沉降量，能夠使?jié)裣菪缘臐裣莸燃?jí)降低，甚至完全消除濕陷性黃土的濕陷性。

④適用范圍廣。在高速公路施工中，以濕陷性黃土為代表的軟弱地基均可以使用強(qiáng)夯施工技術(shù)進(jìn)行施工，在碎石料填土地基中也能夠使用強(qiáng)夯施工技術(shù)[2]。

1.3強(qiáng)夯施工技術(shù)的缺點(diǎn)

強(qiáng)化施工技術(shù)最大的缺點(diǎn)在于夯錘會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊波和沖擊能，對(duì)地基表面進(jìn)行反復(fù)的夯擊，從而產(chǎn)生巨大的振動(dòng)波和噪音，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍的居民正常生活和建筑物的安全均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)60米范圍內(nèi)的建筑必須加挖隔震溝，避免對(duì)周邊建筑造成損壞。

2.強(qiáng)夯施工技術(shù)的施工工藝

2.1強(qiáng)夯施工的原理

在高速公路的濕陷性黃土地區(qū)施工中，由于濕陷性黃土具有松散多孔、垂直打孔的結(jié)構(gòu)，土顆粒之間的凝聚力一旦遇水就會(huì)消失或者降低，這也造成了黃土的濕陷性。水和壓力是發(fā)生濕陷的兩個(gè)外部條件，因此必須對(duì)濕陷性黃土的路基進(jìn)行施工處理。通過(guò)強(qiáng)夯法能夠?qū)ν馏w的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行改善，減少土體的壓縮性和滲水性，從而對(duì)其濕陷性進(jìn)行控制。在重錘的沖擊下土地顆粒之間會(huì)產(chǎn)生位移或者造成土體顆粒的破碎，破壞了原來(lái)的微結(jié)構(gòu)，空氣中的氣體被排出，從而使?jié)裣菪渣S土形成比較密實(shí)的土體結(jié)構(gòu)[3]。

2.2做好施工的準(zhǔn)備工作

強(qiáng)夯施工的準(zhǔn)備工作包括設(shè)置計(jì)劃進(jìn)度、施工總平面布置、強(qiáng)夯方法的選擇、起重機(jī)行走路線的制定、人員組織、機(jī)具選擇等等，要做好強(qiáng)夯施工組織設(shè)計(jì)的編制工作。在進(jìn)行地基處理之前，要對(duì)地基范圍內(nèi)的墓穴、廢棄窯洞、水井、洞穴、溝壕進(jìn)行排查，并采取相應(yīng)的措施，以免影響強(qiáng)夯施工。為了保障強(qiáng)悍效果，要將高速公路表面的腐殖土層和草皮清除掉，并且將翻漿涂層和淤泥挖出，如果路段中存在積水，還要進(jìn)行排水處理，并翻松土體進(jìn)行晾曬。工程技術(shù)人員要對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行排查和完善，為了使雨水能夠及時(shí)排出，應(yīng)該將臨時(shí)排水溝設(shè)置在強(qiáng)夯區(qū)的四周。如果高速公路施工中地形存在較大的起伏，還要對(duì)地形進(jìn)行平整，這樣才能使用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行充分的壓實(shí)，保障強(qiáng)夯的效果。

2.3采集數(shù)據(jù)

主要是對(duì)公路施工現(xiàn)場(chǎng)不同深度處原狀土的濕陷性技術(shù)、地基承載力、天然含水量、天然密度進(jìn)行采集，并且做好土體的液塑限試驗(yàn)。要以不同的夯擊次數(shù)和夯擊能為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)地基進(jìn)行處理。要分別選取土樣進(jìn)行密實(shí)度試驗(yàn)和固結(jié)實(shí)驗(yàn)，了解不同深度處土體的地基承載力。要以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)來(lái)決定合理的夯擊沉量和夯擊數(shù)，以及應(yīng)該達(dá)到的承載力和干密度。在數(shù)據(jù)采集階段要制定施工的控制指標(biāo)，主要包括承載力、干密度、最佳夯擊數(shù)對(duì)應(yīng)的夯擊沉量等等[4]。

3.路段施工的強(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙選擇合適的試驗(yàn)路段，從而確定黃土濕陷的等級(jí)，以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù)，對(duì)強(qiáng)夯試驗(yàn)段進(jìn)行夯擊次數(shù)和夯擊能的實(shí)驗(yàn)施工。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)施工的主要目的是判斷在不同夯擊次數(shù)和不同夯擊能的前提下，不同深度土的夯沉量、濕陷系數(shù)、含水量、地基承載力和干密度，并判斷消除濕陷的深度以及是否能夠消除濕陷。這樣才能將合適的施工工藝和施工機(jī)械選擇出來(lái)，并對(duì)高程和總沉降量進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

要根據(jù)土質(zhì)的均勻性、地基的復(fù)雜程度以及設(shè)計(jì)要求來(lái)決定試夯點(diǎn)的數(shù)量。如果同一路段的土質(zhì)存在明顯的差異，就要分別進(jìn)行試夯。在試夯時(shí)必須對(duì)每一個(gè)夯擊次數(shù)的夯沉量進(jìn)行精確的測(cè)量。結(jié)束試夯之后，在夯前原地面上每隔0.5至1米深就要取一次土樣，直至其下4米深處。要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定土的濕陷系數(shù)和干密度，如有需要還可以進(jìn)行原位測(cè)試或者靜載試驗(yàn)。如果試夯中發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求存在較大的差距，要對(duì)夯點(diǎn)間距、夯擊次數(shù)、落距和夯錘質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，然后進(jìn)行重新試夯。要在試夯中得出不同夯擊能對(duì)于不同深度的濕陷性黃土的作用，從而將施工參數(shù)提供出來(lái)，保障強(qiáng)夯方案的經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)先進(jìn)性。要按照相應(yīng)的試夯結(jié)果，將夯沉量和夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線圖繪制出來(lái)，以此作為最后的夯沉量和夯擊次數(shù)。在達(dá)到了預(yù)期的夯擊效果之后不要繼續(xù)進(jìn)行夯擊，以免夯松表層土，難以增大濕陷性的消除深度。

4.結(jié)語(yǔ)

在高速公路的施工中，濕陷性黃土往往造成路基的承載力較低以及不規(guī)則沉降等問(wèn)題，必須對(duì)其進(jìn)行有效的處理。強(qiáng)夯施工技術(shù)在高速公路濕陷性黃土地區(qū)應(yīng)用的比較廣泛，也取得了良好的地基處理效果，對(duì)路基的深層和淺層都進(jìn)行了不同程度的加固。在應(yīng)用強(qiáng)夯施工技術(shù)時(shí)要了解強(qiáng)夯施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，做好試夯工作，切實(shí)有效地提高高速公路濕陷性黃土地區(qū)路基強(qiáng)夯施工技術(shù)的施工效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷勝友，李志遠(yuǎn)，王吉慶，劉昭.含水量對(duì)非飽和黃土強(qiáng)度的影響（英文）[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào).2012（01）

[2] 李建輝.淺談濕陷性黃土地區(qū)路基施工控制要點(diǎn)及處理方法[J].甘肅科技.2010（08）

[3] 吳延兵.公路施工中路基加固的幾種方法[J].中國(guó)產(chǎn)業(yè).2012（09）

[4] 宋艷榮.淺析公路施工中路基加固技術(shù)的要點(diǎn)[J].黑龍江科學(xué).2014（03）