強夯法在高速公路鹽漬土路基施工中的應用研究

摘 要：本文為提高鹽漬土路基施工效果，保證高速公路穩固性，以“某高速公路工程”為案例，根據工程概況，科學選擇施工方案。同時，研究了強夯參數設計和強夯施工工藝。最后，分別介紹了土體壓力檢測、路基沉降量檢測、路基承載力檢測以及回彈模量檢測相關技術要點。希望通過這次研究，為同類工程施工提供有效的借鑒和參考。

關鍵詞：強夯法 高速公路 鹽漬土 路基施工 應用

1 引言

我國具有地域遼闊特點，因此，在建設高速公路時，很容易出現地形復雜、地質復雜的區域，而鹽漬土屬于比較典型的復雜地質區域，在進行鹽漬土路基施工期間，一旦出現施工操作不合理，鹽漬土遭到水的侵蝕，會造成嚴重的沉降問題，造成整個路基塌陷，降低高速公路穩固性和安全性[1]。而強夯法的出現和使用，可以幫助施工人員利用大型起重機，將夯錘放置到合適的高度，然后，松開夯錘，夯錘自由下落。在強夯力的作用下，軟土土粒會出現相對移動，不斷降低土壤孔隙率，使得土體的緊密度和強度不斷提高，有效地解決路基沉降問題[2]。所以，在進行高速公路鹽漬土路基施工時，如何科學地應用強夯法是施工人員必須思考和解決的問題。

2 工程概況

某高速公路工程路線相對較長，長達23.7km，其行車設計速度和路基設計寬度分別為100km/h、29m。該工程路基在正式施工之前，偵查人員通過調查和研究相關地質情況，發現某一段路基土質屬于鹽漬土，此時，如果直接在鹽漬土上進行路基施工，會降低路基穩固性，導致路基出現嚴重沉降問題[3]，所以，施工單位在進行路基施工時，要重視對強夯法的應用，做好對鹽漬土路段的科學處理，不斷地提高路基的承載能力。

3 施工方案選擇

強夯法作為一種常用的鹽漬土加固施工技術，主要用于處理碎石土、沙土、素填土等各種土質中，可以有效地提高鹽漬土的密實度和強度，使其壓縮性降到最低。但是，強夯法僅僅適用于砂性土和黏性土的鹽漬土處理，不適用于淤泥質土層或者土層含水率、孔隙比、粒徑分別為60%、1.6、0.006mm的土體。該工程土體含有大量的黏性鹽漬土，鹽漬土所含有的鹽性成分主要以氯鹽為主，施工人員要選用強夯法進行鹽漬土路基施工，這是由于該施工方案不僅可以降低施工成本，還能提高施工速度，保證鹽漬土整體加固效果，同時，還能實現對地基結構的保護，保證路基施工質量。

4 強夯參數設計

應用強夯法進行工程鹽漬土路基施工時，所涉及施工參數相對較多，如有效加固深度、夯擊能、強夯遍數等。所以，為保證強夯施工質量，在正式進入工程施工之前，要嚴格按照工程施工相關標準和要求，做好對以下強夯施工參數的科學化設計。

4.1 有效加固深度

進行鹽漬土強夯施工后，土體強度顯著提升，土體壓縮模量呈現出不斷增加的趨勢，從而獲得良好的土體加固效果。對于路基強夯施工而言，其有效加固深度主要是指強夯后土體所獲得的加固范圍[4]。在確定有效加固深度時，施工人員要靈活地運用經驗分析法、公式計算法等各種方法。本文重點應用了公式計算法，計算公式如下所示：

（1）

（1）式中的H、a、M、h分別代表強夯的有效加固深度、地基土的修正系數、夯錘重量、夯錘的落距，其中，地基土的修正系數為0.5。通過運用以上公式，可以計算出強夯的有效加固深度，其深度值為50m。

4.2 夯擊能確定

夯擊能主要是指在進行強夯施工時夯錘對地面所產生的能量沖擊力。夯擊設備和夯擊能是否合理，直接影響了強夯施工質量，如果夯擊能過大，會產生不必要的能量浪費，同時，還會破壞地基結構。如果夯擊能過小，會嚴重影響夯擊效果[5]。所以，在進行強夯施工時，要利用以下公式，計算出最佳夯擊能。

（2）

（2）式中的G、H、a分別代表最佳夯擊能、有效加固深度、修正系數，其中，修正系數為0.5。經過計算，發現本次強夯施工，最佳夯擊能應設置為1000k N·m，結合最佳夯擊能和有效加固深度，可以精確地計算出夯錘質量和落距。

4.3 夯擊遍數

夯擊遍數主要是指夯擊點所對應的夯擊次數，如果鹽漬土僅僅夯擊一遍，鹽漬土很容易出現回彈現象，降低夯擊效果。所以，為保證夯擊操作后的性能，在正式進入強夯施工之前，要結合施工場地的條件，科學調整和控制夯擊遍數[6]。此時，結合夯擊次數與夯沉降量之間的關系，可以快速確定出單個夯擊點所對應的夯擊遍數。此外，在進行夯擊操作時，施工場地四周禁止出現過大隆起現象，同時，地基沉降量應控制在50mm以內，結合這一施工要求，施工人員要對鹽漬土進行滿夯一遍施工，然后，將其他夯擊點的強夯遍數控制為5遍，不斷地提高地基的密實度和穩固度。所以，在進行強夯施工時，夯擊遍數應控制為6次。

4.4 強夯時間間隔

在進行工程施工時，鹽漬土內部所含有的水壓力會顯著上升，當夯擊結束后，水壓力才逐漸消失，在水壓力消失過程中，土體強度會顯著上升，所以，強夯施工后的鹽漬土強度上升通常需要一端時間，如果沒遍強夯操作之間，沒有設置合適的時間間隔，會導致路基壓力始終處于最大值狀態，同時，還會降低土體強度增加幅度，導致強夯效果不斷變差。為避免以上不良現象的出現，施工人員要嚴格相關標準和要求，將每遍強夯間隔時間控制為2天～7天之間。結合鹽漬土特點，本次工程施工，將強夯時間間隔控制為7天。

5 強夯施工工藝

5.1 機械選擇

在進行機械選擇時，施工人員要從以下幾個方面入手：（1）確定強夯施工相關參數后使用夯錘、吊機等機械設備。本次機械設備選用時，所選用的吊機為100t履帶式起重機；所選用的夯錘為14.4t夯錘，結合有效加固深度，確定出夯錘落距[7]。（2）吊機噸位相對較小，在進行起吊時，通常實施輪滑組同步作業，將夯錘放置到合適的高度，然后，利用自動脫鉤裝置，使夯錘進行自由落體運動，此時，夯錘在空中會形成較大的角度，可能造成起重機械不斷傾斜而釀成嚴重的安全事故。所以，施工人員要選用輔助門架，不斷地提高機架機械的穩固度，避免以上安全事故的出現。

5.2 施工準備

在正式進入強夯施工之前，要全面、徹底地清理強夯場地。首先，要及時清理場地上的垃圾、雜物，確保整個場地表面的整潔度，然后，嚴格按照設計圖紙，確定各個夯法點位置，并進行醒目標記。其次，還要做好試夯工作，結合試夯結果，檢驗強夯施工相關參數設置是否合理，如果強夯施工質量與要求設計值存在一定的誤差[8]，施工人員要在后期施工中，對相關參數進行適當地調整和控制；如果試夯施工質量達標，那么，施工人員可以結合試夯參數，開展相應的施工工作。

5.3 強夯施工

在進行強夯施工時，施工人員要安裝試夯參數，開展相應施工作業。在這個過程中，要事先做好對施工機械入場的安排，對整個施工場地進行滿夯處理，保證鹽漬土穩定性，間隔7天后，進行夯擊點強夯施工。為保證夯擊點強夯施工質量，要控制好夯錘下落點位，使得點位于夯擊點位保持一致，同時，還要將夯錘調整到合適的高度，使其進行自由落體，當夯錘自由下落到指定的夯擊點時，第一遍夯擊點強夯操作結束。然后，間隔7天后，進行第二遍的強夯施工，直到所有點位強夯施工操作全部完成即可。最后，要對整個施工場地進行再次滿夯處理，確保鹽漬土表明的密實度和穩固度[9]。另外，在進行夯擊時，為提高夯擊效果，施工人員實時檢測和記錄夯擊高度、夯擊能等相關參數，便于后期工程施工質量檢測和分析。對于夯擊點而言，在進行后兩遍強夯操作時，一旦鹽漬土所形成的沉降量大于6cm，需要分析其沉降原因，并適當地增加夯擊次數，從而獲得良好的夯擊效果。當夯擊操作完成后，要對夯坑進行回填處理，確保其與基面高度相平，然后，進入下一環節的夯擊施工。需要注意的是，在進行回填時，所選用的填料要以達標土質材料為主，避免因土質材料不合格而影響最終回填效果。

6 質量檢測

在進行強夯施工時，要做好對土體壓力、路基沉降量、路基承載力以及回彈模量等性能的檢測，從而保證工程整體施工效率和效果。

6.1 土體壓力檢測

在進行土體壓力檢測時，通常用到鋼弦式土壓力計檢測儀器，該儀器主要是由膜盒、壓力傳感器兩個部分組成，其中，壓力傳感器主要借助鋼絲，固定與框架上，該框架將薄膜中心與壓力計進行有效地連接。在進行強夯施工期間，一旦出現夯錘自由下落，會對土體產生一定的壓力，在夯錘的作用力下，土壓力可以直接作用于膜盒上，導致膜盒出現嚴重變形現象，并形成大量的液體介質[10]。在液體介質作用下，壓力可以直接傳遞到壓力傳感器中，導致鋼絲出現明顯振動現象，最后，借助振動效率，可以精確地計算土體壓力。

6.2 路基沉降量檢測

路基沉降量檢測主要是指確定出鹽漬土強夯中、強夯后所對應的沉降量。將50cm直徑的鋼板設置為沉降板，將長度為150cm的測量桿固定到沉降板上，使用塑料管嵌套，包裹側桿，確保填土與側桿之間的摩擦力不斷降低，當所用準備工作結束后，在檢測斷面上埋設沉降板，結合側桿的實際高度，檢測出鹽漬土實際沉降值。

經過檢測，獲得如表1所示的檢測結果，從表1中的數據可以看出，強夯施工后所獲得的路基沉降量相對較低，被控制在300mm以下，同時，與強夯施工前相比，土體密實度和強度得以顯著提升，這表明通過運用強夯法進行鹽漬土路基施工，可以獲得良好的路基處理效果。

6.3 路基承載力檢測

在本次試驗路段中，運用直線插入法，確定出五個試驗點位，并對其承載能力進行有效檢測，所獲得的檢測結果如表2所示，從表2中的數據可以看出，強夯后的路基獲得較高的平均承載能力，其平均承載能力值達到230kPa，遠遠超過設計要求值，與強夯前相比，其承載能力提升了55.4%，這表明強夯法的運用，可以保證高速路徑表現出較高的承載能力，獲得良好的工程施工效果。

6.4 回彈模量檢測

進行彎沉試驗時，分析檢測強夯前、強夯后路基回彈模量，獲得如表3所示的檢測結果，從表3中的數據可以看出，與強夯前相比，強夯后路基回彈模量顯著提高，提高了36.9%，這表明強夯法的運用，可以顯著地提升路基的抗壓強度。

7 結語

綜上所述，在進行鹽漬土路基施工時，為保證鹽漬土承載力，降低路基出現塌陷風險，確保高速公路使用安全性，施工人員要重視對強夯法應用。在應用該方法時，首先，將選擇合適的施工方案，并做好對強夯法施工相關參數的設計和施工工藝的控制，不斷地提高鹽漬土路基承載力和穩定性，使得高速公路工程施工質量得以顯著提升，從而保證人們出行的安全性和可靠性。

新疆應用職業技術學院科研計劃項目《奎屯河流域低液限粉質粘性鹽漬土工程特性研究》，編號：XYZY2020KYB004。

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