浅谈强夯在湿陷性黄土公路路基中的应用

王彦兵

摘 要：本文某公路维修改建工程为例，对在湿陷性黄土路基的施工中强夯法的应用进行介绍。论述了强夯法的施工工艺以及施工过程中质量控制要点，并对强夯效果进行了分析。

关键词：湿陷性黄土；路基；强夯；施工

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）12-0107-02

黄土是第四纪时期形成的一种比较特殊的粘性土，粉粒含量较高，颗粒间结合得很不紧密，比较疏松。土中含有多量碳酸钙等，一旦被水浸湿则容易剥落和遭受侵蚀；黄土遇水后容易产生一定的沉陷或位移——即湿陷。一般典型的黄土透水性较强，黄土处于干燥状态时比较坚硬，浸湿强度下降很快，干燥时强度很高，而含水量较大时又容易形成弹簧土现象，随着水份的蒸发会产生开裂现象，所以黄土对于路基来说不是理想的材料。水的侵入而导致黄土不利于路基施工，因此处于黄土地区的路基施工时，应做好排水（包括路基附近的地下水和地面水），并及时防护、加固好排水结构。如果在雨季施工时，要特别注意把降雨及时排出到路基范围之外，不能在施工范围内形成积水。在湿陷性黄土地区修建公路，主要是稳定与沉降变形问题。

1 项目概况

该公路维修改建工程沿线大部分为黄土覆盖，为黄土高原区。本项目多处路段存在翻浆、沉陷，需要对翻浆、旧路补强、坝式路基等存在病害进行处治。为了确保路基沉陷处治质量，对沉陷特别严重的坝式路基采取了下挖1.5-2米，整平后进行强夯，换填级配良好的砂砾分层压实，并配合拖式羊角碾进行碾压，以处治完的路基及时进行沉降观测。

2 施工参数

2.1 施工设备

强夯设备选择SHQ32O，夯能级200t*m，标准夯锤重量12t，最大单绳提升力12t，夯锤最大距地面提升高度15m，臂架长度25m。

2.2 采集试验数据

强夯处理前，获取不同深度处的原状土干密度、湿陷性系数、地基承载力、天然含水量，并做土的液塑限试验。

按不同夯击能、夯击次数处理坝式路基（6、8、10击）后，分别取土样，然后完成密实度试验和固结试验（根据设计要求消除湿陷深度分别取样。夯击能1200KN.M，要求消除湿陷性5.0m时，分别取原地面以下4.0m、4.5m、5.0m三个不同土层深度的土样），同时对不同深度处做地基承载力试验。

依据试验数据进行判断：达到要求的湿陷处理深度时，合理的夯击能所对应的夯沉量、干密、度最佳夯击数及承载力时多少，并以试验数据取得的最佳夯击数所对应的承载力、干密度、以及夯沉量作为施工控制指标。

2.3 强夯技术参数

2.3.1 落距

直接影响加固深度的主要是单点夯击能大小，夯锤锤重与落距的乘积为单点夯击能，因此，影响单点夯击能大小的两个参数就是夯锤锤重和落距。根据设计，夯击能为1200KN.m，选用圆形带有气孔的夯锤，锤径2.5米，锤重11吨左右，落距的高度依据锤重来计算：

Ep=mgh

H=Ep/mg=1200000/11000*10=10.9m；H取11米。

2.3.2 夯击遍数

单点夯击分别按6、8、10击数进行试夯，取得试验参数。整个区域夯击时，以6击为基数，若果夯沉量不能满足之和、之差的要求，则继续增加夯击点数。夯击3遍，最后1遍采用低能量满夯，以夯实表层松动的土。

2.3.3 夯击点布置与间距

依据设计和以往的强夯施工经验，一般根据地基土的性质和要求处理深度布置夯击点间距。夯点布置采用正方形，间距5米，按夯锤底面尺寸用白灰轮廓线标出每个夯点。

2.3.4 强夯间歇时间

在采用3遍夯击时，每遍夯击间应当留一定的时间间隔，这样会有利于消散土中超静水压力。当完成第一遍夯击后，停止夯击，待夯坑内的孔隙水蒸发后将夯坑填平。在规定的时间间隔后，用以上方法开始第二遍夯击，用推土机将夯坑填平，第三遍用低能量满夯，将作业区内的表层松土夯实。

3 施工工艺与方法

施工工序：路基开挖—夯点测放—测量高程—夯机就位—点夯施工—填平夯坑并测量高程—第二遍夯点测放—第二遍点夯施工—满夯施工—测量夯后场地高程—检测。

（1）开挖路基。将沉陷的路基下挖2米，并在两端接头处留好台阶。施工前组织人员修建临时排水设施，施工时要在四周设置好临时排水沟，保持水路畅通，若有降雨便于及时排除雨水，要平整地形起伏不平的地方。（2）夯点测放。用石灰线放出设计的第一遍夯点位置。（3）强夯机就位。强夯机械就位，把夯锤对准预先设定的夯点位置。（4）强夯施工。采用强夯法处理湿陷性黄土路基，应按照设计图纸给定的黄土湿陷等级采用不同的夯击能、夯击次数进行强夯路段施工。通过检测不同夯击能、夯击次下不同深度土的干密度、地基承载力、含水量、湿陷系数、夯沉量，判定湿陷是否消除或消除湿陷深度是否满足设计要求，同时控制最后两击夯沉量之和不大于15cm，之差不大于8cm。土的天然含水量宜低于液限含水量的0.6倍或塑限含水量1～3%。在拟夯实的土层内，当土的天然含水量低于10%时，应对土体进行洒水等措施让接近最佳含水量；当天然含水量超过塑限含水量3%以上时，应将土体进行晾晒以降低其含水量。（5）重复步骤4，按规定的夯击次数完成一个夯点的夯实。（6）现场记录：记录每个点的夯击能量、夯击次数及夯沉量。（7）移动到下一个夯点，直到完成第一遍夯击施工。（8）静置24小时后进行第二遍夯击施工，测量夯后高程。（9）静置24小时后进行最后一遍夯击施工，测量夯后高程。

4 强夯处理效果

通过对4段坝式路基进行强夯其结果见表1。

通过对4段坝式路基进行强夯试验数据的统计，得到如下结论：

强夯以后的路基湿陷性明显得到消除，强夯法用于湿陷性黄土的路基施工中，提高了地基的承载力，复合地基承载力在300kpa以上；消除了黄土地基湿陷性，湿陷系数小于0.015，减小增湿沉降，从而达到了控制工后路基沉降的目的。

5 結语

通过上述强夯法施工的研究与实践可以看到，该维修改建工程在坝式路基沉陷处治时所选取的方案是合理和成功的，该坝式路基的处治效果也是好的。由此可见，加强湿陷性黄土公路路基强夯这一环节的组织与监控非常重要。在在湿陷性黄土公路路基强夯施工中，应重点关注以下几方面问题：（1）强夯效果最好时土体所对应的天然含水量为低于塑限含水量的1-3%左右，且接近最佳含水量。（2）路基的强夯效果取决于土质和含水量，当路基土体含水量大于塑限含水量时，同一夯击能的影响深度大大减少，会出现路基土体反弹现象。（3）湿陷性黄土路基土体含水量≦最佳含水量时，土体孔隙内不出现自由水，可连续进行夯击，减少机械移动，提高了施工效率。

参考文献

[1]（JTG F10-2006）《公路路基施工技术规范》[S].

[2]（GB50025-2004）《湿陷性黄土地区建筑规范》[S].

[3]（JGJ 79-2012）《建筑地基处理技术规范》[S].

[4]马峰.公路工程湿陷性黄土路基施工的措施[J].住宅与房地产，2018，（01）：206-207.