強夯法及沖擊碾壓在高速鐵路濕陷性黃土路基處理中的應用

【摘要】近年來，我國高速鐵路的建設與發展十分迅猛，在實際的建設過程中，由于越來越多的高速鐵路建設需在濕陷性黃土地帶進行，這使得了人們對于高速鐵路濕陷性黃土路基處理重視程度越來越高。高速鐵路的建設，不僅關系著我國經濟建設的進一步發展，同時還對人們的出行安全有著最為直接的影響。因此，在實際的建設過程中，需采取有效措施做好濕陷性黃土路基的處理，以確保高速鐵路工程建設具有更高的質量。本文主要對強夯法及沖擊碾壓在濕陷性黃土路基處理中的應用進行了分析，以供相關人士參考。

【關鍵詞】高速鐵路；強夯法；沖擊碾壓；濕陷性黃土路基

1、前言

由于濕陷性黃土結構松散，在遇到暴雨或外部壓力時，極易出現水土流失和地基沉降等現象。如果在實際的工程施工中，對于濕陷性黃土地基不能采取有效的措施進行加固處理，那么整個工程的建設將會毫無質量保證，進而會引發一系列的事故。經過多年的實踐研究表明，在對濕陷性黃土地基進行處理時，運用強夯法及沖擊碾壓，具有施工簡便、施工效果顯著等功效。下面對其具體應用進行了探討。

2、強夯法及沖擊碾壓處理濕陷性黃土機理

強夯法也常稱動力加固法，為了提高軟土地基的承載能力，將夯錘提升到一定高度后自由落下，在強大沖擊波的作用下，壓縮土中孔隙，同時部分土體液化，使夯點周邊土體在一定范圍及深度內出現裂縫，土體中孔隙水（氣）從裂隙順利排出，從而使土體迅速產生壓縮、固結，提高了土體承載力。強夯法在鐵路、公路、房屋等各工業與民用建筑的軟基處理方面應用廣泛，強夯法通常適用于非飽和粘性土、砂性土、碎石土、雜填土及陷性黃土等軟弱地基的處理。具有施工簡便、設備簡易、適應性強、經濟易行、效果明顯等優點。以往施工實踐表明，強夯法在處理濕陷性黃土方面也是效果顯著，其加固有效深度達10m以上，能夠清除黃土深層處的濕陷性。

沖擊碾壓是利用了非圓形的多邊形（三邊形或五邊形）對地表施以揉壓～碾壓～沖擊的綜合作用，以每秒兩次的低頻率高振幅沖擊壓實土體。使土體從表層至深層隨壓力波的傳遞而得到壓實。

3、強夯法處理濕陷性黃土的技術研究

3.1初步確定強夯施工參數

強夯處理濕陷性黃土所采用的參數依據施工現場地質情況，項目對地基的質量要求，并通過試夯來確定。強夯施工需要確定的主要參數有有效加固深度、單位夯擊能、夯點布設及施工順序、單擊夯擊數及夯擊遍數等。

（1）強夯設備及夯錘的選擇

采用履帶式起重機起吊夯錘，以保證在起落錘時起重機不會發生傾覆，并帶有自動脫鉤裝置。

根據以往的施工經驗確定所需單點夯擊能，并結合既有機械設備情況，決定采用的夯錘重350kN，夯錘為底面積5m2的圓形形狀，高寬比為1：2.5，落距為10m～15m。

（2）有效加固深度

根據我國的實踐經驗，強夯處理濕陷性黃土有效加固深度采用修正的梅納公式。

H1=aWh（1）

式中：H1為強夯處理濕陷性黃土的有效加固深度（m）；W為夯錘重量（kN）；h為夯錘提升高度（m）；a為與夯擊能及土體特性等因素有關的修正系數，通常取0.5。將錘重及落距代入（1）式得有效加固深度。

（3）夯擊點布置與間距

夯點間距通常依據本項目黃土特性及要求的有效處理深度并結合以往施工經驗進行布置。具體布置方法為：清除表土后，采用平地機平整地面，用壓路機靜壓1遍再設計位置布設夯點，并用石灰標識夯點。

（4）單點夯擊遍數

按不同的夯擊遍數進行試夯，以取得試驗參數，試夯擊數分別按6、8、10進行。大面積強夯施工時，首先按單點夯擊遍數為6擊進施工，如果最后兩擊夯沉量之和>15cm，之差>8cm。則增加單點夯擊遍數至滿足要求。夯擊遍數采用三遍，最后一遍為低落距滿夯，以夯實地基表層松土為目的。

3.2選取試驗進行強夯法處理濕陷性黃土的研究

選擇了長20m，加固寬度為25m的代表性區段進行按初步確定的強夯參數進行試夯，并鉆取地下不同深度的原狀土做室內土工試驗，以測試土體物理力學指標的變化情況，判定濕陷是否消除或有效加固深度是否滿足設計要求，以評價及驗證初步擬定的強夯參數在技術上是否可行性及經濟上是否合理。當試驗所得結果不能達到設計要求時，進行有關參數調整（如夯錘質量、落距、夯擊次數、夯點間距等），并重新進行試夯。

3.3測試結果及分析

由試驗結果表明，經對濕陷性黃土進行強夯處理后，其土體結構發生了變化，物理力學性質得到明顯改善，強夯增加了土體的干容重，顯著降低了土體孔隙比，增強地基承載能力，明顯降低了土體壓縮性，加固深度內的黃土濕陷性系數均小于0.015，黃土已經不存在濕陷性，強夯法加固濕陷性黃土是技術可行的。

4、沖擊碾壓處理濕陷性黃土的技術研究

4.1沖擊碾壓處理濕陷性黃土技術要點

沖擊碾壓在場地清理、清表完成后進行，如土體過干，提前灌水增濕，使土體含水量達到最佳含水量附近。土體過濕則適當晾曬。因沖擊碾壓的沖擊力量巨大，碾壓時土體的含水量可比最佳含水量低5%及高3%，大大減少增濕及晾曬的工作量。為防止地面不平整而影響沖壓的最佳效果，每沖壓3～4遍后用平地機整平再繼續沖壓施工。沖壓施工完成后用光輪壓路機碾壓至路基壓實標準。

4.2測試結果及分析

由試驗結果表明，濕陷性黃土經沖擊碾壓處理后，改善了土體性質及結構，減少了壓縮性，消除了濕陷性，達到了處理目標。

結語：

綜上所述，由于我國地質條件復雜，在進行高速鐵路工程建設的過程中，經常會遇到濕陷性黃土地基這一處理難題，對于這一問題不能得到妥善處理，那么勢必將會導致高速鐵路工程的建設質量大打折扣。因此，采取有效的措施加以處理具有非常重要的現實意義。對于強夯法及沖擊碾壓技術的應用，能夠明顯降低濕陷性黃土地基的壓縮系數和濕陷性系數，從而極大的加強了濕陷性黃土地基的穩定性和承載力，這為高速鐵路工程建設具有更高的質量打下了堅實的基礎，因此值得進一步推廣應用。

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