强夯法加固红黏土高填方路基效果分析

郜安安

（山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600）

红黏土路基属于特殊路基，其含水量高，承载能力差，施工中应采取有效措施进行加固处治。基于某高速公路高填方红黏土路基强夯法处治实践，结合施工现场红黏土工程特点，制定处治方案采用强夯法进行补强加固[1]。为了在施工过程中确定红黏土路基强夯法处治加固方案，在试验路段进行试夯，并通过整理试夯检测数据，进一步确定强夯法处治施工参数。

通过制定强夯法处治加固施工方案，对试验路段进行强夯处治。在对路基强夯处治施工过程中，对夯击沉降量进行检测，并分析确定了最佳落距和夯击次数；对强夯处治前后的路基压实度进行检测，分析后确定最佳夯点间距；分析标准贯入试验[2]，说明强夯处治后的路基达到了规范要求。

1 工程概况

某高速公路路基设计宽度为24.5 m，施工区域气候潮湿多雨，地质情况复杂，高液限黏土、红黏土及湿黏土分布广泛。该地区雨季降雨量集中，且降雨量大，造成施工期路基土不容易压实成型的问题。同时该地区路基施工过程中，路基出现弹簧变形，压实度达不到设计要求，必须进行加固。

某高速公路局部路段路基土为红黏土，含水量高，碾压后容易出现弹簧现象，达不到规定的压实度，地基承载力不足，不能直接进行路基填筑施工。为提高路基的承载能力，采用强夯法进行加固处治，结合室内土工试验数据，对强夯沉降量、压实度进行检测[3]，并进行标准贯入试验，确保加固效果符合设计要求。

2 红黏土高填方路基强夯加固处治方案

2.1 加固设计方案

通过在施工现场选取试验路段进行试夯，结合夯击沉降情况，同时考虑对路基边坡的影响，确定Ⅰ、Ⅱ两套施工方案。方案Ⅰ夯击间距为3.5 m×4，夯点位置采用正方形布置；方案Ⅱ夯击间距为5 m×4，夯点位置采用正方形布置[4]，夯区分布见图1 所示。

图1 夯击间距与夯点布置图（单位：m）

为研究最佳施工方案，将试验路段对应的夯区进一步划分为3 个夯区，具体施工参数详见表1。

表1 夯区划分及施工参数汇总表

2.2 试验检测点布置

为准确检测强夯后路基的加固效果，分别对夯前路基土的压实度进行检测，并进行钻芯取样和标准贯入试验，夯实后在原位进行试验及取样，进行对比试验，以准确确定夯实加固效果[5-6]。检测取样布置示意图详见图2。

图2 施工现场检测取样布置示意图

3 强夯加固效果检测

3.1 强夯沉降量检测

为了检测夯击次数与夯沉量之间的关系，在施工过程中选取Ⅰ-2 和Ⅱ-3 夯区的两个测点，对每次夯击后的夯沉量进行检测，计算累计夯沉量，并绘制强夯沉降量变化曲线，如图3 和图5 所示。为了便于对夯实效果进行分析，绘制强夯累计沉降量百分数变化曲线，如图4 和图6 所示。

图3 Ⅰ-2 强夯沉降量变化曲线

通过对图3～图6 所示曲线进行分析，得出前5 次夯实所产生的夯沉量较大，每次夯沉量都超过10 cm，前5 次夯击所产生的累计夯沉量超过了总夯沉量的80%。第6 次夯击所产生的夯沉量也较大，但第7 次和第8 次夯击所产生的夯沉量明显降低，仅为5%左右，从曲线的变化趋势可以看出，夯沉量变化明显趋缓，说明夯击次数选择6 次比较合理。

图4 Ⅰ-2 强夯累计沉降量百分数变化曲线

图5 Ⅱ-3 强夯沉降量变化曲线

图6 Ⅱ-3 强夯累计沉降量百分数变化曲线

通过对两个夯实区域所对应的6 个组别、3 种不同夯击能作用下夯点夯沉量的变化，总夯沉量集中在61～69 cm 之间。通过对比分析，落距越小夯实效果越差，甚至无法达到夯实效果。而落距过大，会对夯点周围土层产生剪切破坏，过大的落距也会造成夯坑过深，造成强夯后路基填土无法压实。因此，综合考虑各方面因素，夯锤落距取10 m，对靠近路基边坡的夯区夯锤落距选择8 m。

3.2 压实度检测

为了检测夯实前后路基压实度的变化情况，对比分析强夯前后路基的压实效果，在试验路段选取试点，采用灌砂法对路基表层压实度进行检测。由于夯实前路基填土均匀性较好，可随机选取测点进行检测。压实度分布在80%～84%，强夯后的压实度检测点选取参考图2，根据试验方案，分别在I 夯区和Ⅱ夯区所对应的3 组测区选取测点进行压实度检测，在夯坑内和夯坑周围分别选取一个测点，检测数据记录在表2。

表2 夯实前后压实度检测记录表 %

通过对表2 所示数据进行分析，强夯处治后的路基压实度得到了明显提高，施工后夯坑内压实度超过96%，夯坑间填土的压实度为90%左右，虽然小于夯坑内压实度，但也满足红黏土处治要求。通过对比分析，两种方案夯击后的压实度相差不大。另外，通过对试验路段强夯施工后的情况观察和分析，得出夯点间距过小容易造成夯点间土层破坏开裂，而间距过大则会造成夯点间土层达不到预期的夯实效果。为了保证路基夯实效果，并充分考虑路堤边坡安全距离等影响因素，确定夯点间距为4.5±0.5 m。

3.3 标准贯入试验

为了充分掌握强夯前后夯区填土物理力学性质和地基承载力的变化情况，在夯区内钻芯取样，并进行标准贯入试验。试验过程中共钻芯取土4 组，其中一组为夯前填土，其他3 组选取Ⅰ-3 夯区的夯后填土，选取位置分别为夯坑内、夯坑边缘和夯坑间。

钻孔取样深度为5 m，每米取一个土样，装盒并贴上标签，以便于进行室内土工试验，并在现场采用酒精燃烧法测定土样含水量。标准贯入试验第一次标贯位置为0.5 m 位置，之后每1 m 进行一组标准贯入试验。分别记录夯前、夯坑内部、夯坑边缘和夯后夯坑内标准贯入次数和深度，绘制夯前与夯后标贯击数随深度变化曲线如图7 所示。通过对图7 所示曲线分析可知，夯击后填土标准贯入次数较夯击前明显提高，夯坑内标准贯入次数最大增加了16 击左右，夯坑边缘标准贯入次数最大增加了9 击左右，夯坑间土体标准贯入次数最大增加了7 击左右，说明经强夯法处治后的土体夯实效果明显，但深层土体的夯实效果较表层土体差。

图7 夯前与夯后标准贯入次数与贯入深度变化曲线

4 结语

结合红黏土工程特点，采取强夯法对路基进行加固处治，通过试验路段验证施工参数，并检测夯击沉降量、压实度等指标，收集数据进行分析，得出以下结论：

a）通过检测夯击沉降量，绘制变化曲线，得出最大沉降量分布在61～69 cm，进而得出强夯加固施工最佳夯锤落距应选择10 m，最佳夯击次数应选择6 次，而靠近路基边坡夯区夯锤落距和夯击次数应选择 8 m 和 5 次。

b）强夯处治后夯坑内压实度超过96%，夯坑间的压实度为90%左右，均满足红黏土处治要求。在保证路基夯实效果的前提下，并充分考虑路堤边坡安全距离等影响因素，确定夯点间距为4.5±0.5 m。