濕陷性黃土公路段路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)分析

賈紅衛(wèi)

（甘肅省平?jīng)龉肪郑拭C 平?jīng)?744000）

0 引言

濕陷性黃土廣泛的分布于我國(guó)西北、華東等地區(qū)[1-3]，其土質(zhì)特性為：在干燥的條件下強(qiáng)度很高而且黃土的壓縮性較低，但是當(dāng)受水后，土的結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞，強(qiáng)度下降明顯[4-6]。故在濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)時(shí)，要對(duì)路基防水以及試用期間的不均勻沉降進(jìn)行嚴(yán)格控制。

目前我國(guó)公路交通建設(shè)大力發(fā)展，在部分地區(qū)建設(shè)公路時(shí)對(duì)濕陷性黃土地基進(jìn)行的處理主要方法有：土或灰土墊層、土樁或灰土樁、強(qiáng)夯法、重錘夯實(shí)法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法等[7]。

強(qiáng)夯法以其處理地基施工便利、速度快、效果好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)處理濕陷性黃土公路路基中應(yīng)用廣泛。

1 強(qiáng)夯法原理

本路段為Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，擬采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基以提高地基承載力，強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的原理是利用重錘在一定高度下落的夯擊能和沖擊波的作用使得地基迅速固結(jié)的行之有效的方法，此方法對(duì)于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基加固有著顯著的作用。

2 工程實(shí)踐

2.1 工程概況

本段公路全長(zhǎng)13.3 km，線路海拔在720～732m，施工工期在冬季，道路沿線屬于溫帶大陸性氣候，試驗(yàn)路段黃土主要為Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及技術(shù)鑒定，采用強(qiáng)夯法對(duì)黃土路基進(jìn)行改良。

2.2 濕陷性黃土路基強(qiáng)夯施工準(zhǔn)備

（1）強(qiáng)夯施工前的調(diào)查，強(qiáng)夯法時(shí)利用重錘的重力勢(shì)能對(duì)路基進(jìn)行夯實(shí)，在進(jìn)行夯實(shí)之前，先對(duì)路基周圍的情況進(jìn)行調(diào)查，該路段未發(fā)現(xiàn)地下埋設(shè)管道與電纜，道路兩頭有居民居住，由于在強(qiáng)夯施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的聲響，在施工前與周圍居民協(xié)商，并進(jìn)行一定的賠償，同時(shí)在施工過程中做好了隔音和地面隔振溝槽等措施，力求對(duì)周圍居民的影響降到最低。在沖擊壓實(shí)壓實(shí)機(jī)的行路上，清理好路上的碎石以及雜物，保證機(jī)器順利通行。同時(shí)，由于施工在冬季，道路表面有動(dòng)土存在，在強(qiáng)夯工作開始前，對(duì)路面動(dòng)土進(jìn)行清理，路基土中未發(fā)現(xiàn)大塊礫石或孤石，凍土層下土層含水量較低，地下水位距離強(qiáng)夯點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，并且在強(qiáng)夯過后禁止車輛通行擾動(dòng)土體，保證強(qiáng)夯工作的工作質(zhì)量。

（2）施工前的準(zhǔn)備。在進(jìn)行強(qiáng)夯工作之前，統(tǒng)籌安排現(xiàn)場(chǎng)已有的機(jī)器設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)的施工人員，統(tǒng)籌安排之前，要對(duì)已有的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全方面的檢查、維護(hù)，以保證施工工作流程保證順利進(jìn)行。在進(jìn)行強(qiáng)夯過程中，要保持路面的干燥，在施工過程中如果遇到雨雪天氣，要對(duì)路面進(jìn)行防水以及道路兩旁排水措施。

2.3 場(chǎng)地土性參數(shù)

為了更好的便于施工和解決路基施工問題，對(duì)場(chǎng)地的土的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，濕陷性黃土的顆粒組成見表1。

表1 濕陷性黃土的顆粒組成

表1 中，粗顆粒的礦物成分主要為石英和長(zhǎng)石[9]，而表1中粘粒的礦物成分主要是伊利石等中等親水性物質(zhì)，而且在粘性土的礦物成分中有較多的水溶性鹽，它們大多分布在各種顆粒的表面，且狀態(tài)多呈現(xiàn)固態(tài)和半固態(tài)。濕陷性黃土的礦物組成部分見表2。

表2 礦物成分和水溶鹽含量

黃土的一大特點(diǎn)是在粗顆粒表面會(huì)形成不同程度的膠結(jié)[10，11]，這是因?yàn)樵邳S土形成的初期，由于水分蒸發(fā)的作用，水分通過土空隙逐漸聚焦到較粗的顆粒的接觸點(diǎn)，與此同時(shí)，細(xì)粉粒、粘粒和一些水溶性的鹽也會(huì)聚集到粗顆粒表面。這就解釋了為什么黃土?xí)霈F(xiàn)膠結(jié)作用。表3為室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的濕陷性黃土的各個(gè)土性參數(shù)。

表3 土性參數(shù)

3 夯擊施工設(shè)計(jì)

本路段所采用錘重17 t、直徑2.0m鑄鐵鐵錘對(duì)黃土路基進(jìn)行夯擊，正方形布設(shè)進(jìn)行3次強(qiáng)夯，第一次進(jìn)行強(qiáng)夯完成后進(jìn)行第二次強(qiáng)夯，同時(shí)為了避免強(qiáng)夯兩次后出現(xiàn)未強(qiáng)夯點(diǎn)，進(jìn)行第三次強(qiáng)夯，第三次強(qiáng)夯采用700 kN·m低夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯，第一次、第二次強(qiáng)夯時(shí)間間隔設(shè)為17 d，其安排的主要目的是為了保證強(qiáng)夯施工的質(zhì)量，也是為了使得黃土的孔隙水壓力消散，強(qiáng)夯施工夯點(diǎn)放樣示意見圖1。

圖1 強(qiáng)夯施工夯點(diǎn)放樣圖

圖1 為強(qiáng)夯施工的主夯點(diǎn)和主夯排，主夯點(diǎn)設(shè)為①、③、⑤、⑦、⑨，主夯排位 1、3、5、7 排，先對(duì)1排的①、③、⑤、⑦、⑨點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)夯，之后對(duì) 3、5、7排的①、③、⑤、⑦、⑨點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)夯，主夯點(diǎn)完成后，對(duì)副夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊，先對(duì)2排的②、④、⑥、⑧點(diǎn)進(jìn)行夯擊，其次在對(duì)4、6排的②、④、⑥、⑧點(diǎn)進(jìn)行夯擊。以此完成夯擊過程。

4 夯擊施工檢驗(yàn)

4.1 夯擊累計(jì)沉降量

通過上述夯實(shí)之后，對(duì)各點(diǎn)的累計(jì)沉降量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，本文主要以第1排的主夯點(diǎn)的沉降量為主進(jìn)行分析，表4為第一排主夯點(diǎn)的沉降量數(shù)據(jù)。

表4 第1排主夯點(diǎn)累計(jì)沉降量

從表4中可看出，隨著夯擊次數(shù)的增加，第1排的主夯點(diǎn)①、③、⑤、⑦、⑨的累計(jì)沉降量也在增加，其中③號(hào)點(diǎn)的沉降量最大，達(dá)到了89 cm，為了更加直觀的觀察各個(gè)主夯點(diǎn)的沉降量變化，將表4中的數(shù)據(jù)繪制成夯擊次數(shù)-累計(jì)沉降量的曲線，繪制結(jié)果見圖2。

從圖2中可以看出，隨著強(qiáng)夯次數(shù)的增加，測(cè)點(diǎn)①、③、⑤、⑦、⑨的累計(jì)沉降量也在迅速增加，累計(jì)沉降量與強(qiáng)夯次數(shù)是成正比的。

圖2 第1排主夯點(diǎn)累計(jì)沉降量變化曲線

4.2 強(qiáng)夯監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過對(duì)路基路面強(qiáng)夯之后路面開裂情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，路基并未發(fā)現(xiàn)開裂沉降等破壞。且路面平整，壓實(shí)度達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)語

強(qiáng)夯法對(duì)濕陷性黃土路基改善有很大的作用，其中如果黃土路基內(nèi)部還有大塊礫石、草塊以及堅(jiān)硬雜物等會(huì)對(duì)強(qiáng)夯產(chǎn)生很大的影響，由于強(qiáng)夯之間具有間歇性，對(duì)黃土路基的防水以及排水措施要做好。強(qiáng)夯法對(duì)比其他方法具有施工器械簡(jiǎn)單、操作難度小、工期短等優(yōu)點(diǎn)，其加固效果也十分顯著，不僅對(duì)路基表層土有更好的加固效果，對(duì)路基深層部分也有不同程度的加固。