高速公路湿陷性黄土地基强夯处治分析

成晓强

（山西路桥第七工程有限公司 长治分公司，山西 长治 046000）

1 工程概况

隰吉高速公路设计全长105.834 km，路基设计宽度为25.5 m，设计车速80 km/h。公路沿线分布有多处特殊土路基，包括湿陷性黄土、红黏土、软土路基等，地基承载力不足，需要进行加固处理。其中K61+000—K79+000 段为湿陷性黄土路段，该路段处于农田灌溉区，设计为填方路基。为了防止地表水渗入路基内部，在路基两侧坡脚排水沟外侧设置宽度为1.0 m，高度为2.0 m 的矩形侧向防渗墙。防渗墙采用水泥土隔水墙，水泥掺量为10%，防渗墙内侧和底部铺设一层不透水土工布。为消除湿陷性黄土的湿陷性，防止路基完工后产生较大的沉降变形，设计采用强夯法对湿陷性黄土地基进行处治。

2 湿陷性黄土地基加固方案与监测方案

K61+000—K79+000 段为湿陷性黄土路段设计采用填方路基，路堤最大填方高度为8.1 m，为提高地基承载力，经过对各种处治方案进行比选，拟采用强夯法对地基进行处理。强夯处治后地基虽然会产生较大的沉降，但加固后可明显提高地基承载力，且相比工程造价较低。强夯处治采用点夯和满夯两种方式，其中点夯夯点间距为5 m，采用梅花形布置，所选夯锤质量为15.3 t，直径为2.4 m，落锤高度12 m，单击夯击能量为2 000 kN·m，4 击共1 遍；满夯重叠1/4 锤印，单击夯击能量为800 kN·m，2 击共1 遍，夯点布置见图1。

图1 强夯夯点布置

强夯后整平地基，填筑1 m 后的石质填料，采用重型振动压路机碾压6～8 遍，然后对地基承载力进行检测。施工范围为路基边缘以外3 m 范围内，强夯后采用标准贯入试验和静力触探试验对地基承载力进行检测。强夯处治后，进行路基填筑，前3 m分层填筑高度按30 cm，后5.1 m 按50 cm，路基填筑施工期间开展沉降监测，分析地基沉降变形情况确定地基的稳定性，沉降监测测点布置见图2。

图2 路基沉降监测点布置

3 地基承载力与路基沉降监测结果分析

3.1 强夯后地基承载力检测

3.1.1 标准贯入试验结果分析

标准贯入试验是通过记录每贯入30 cm 的锤击次数，分析确定地基承载力。试验过程中选择不同的部位，对强夯前后锤击次数进行检测。由于测试断面试验检测结果类似，选取K69+100 断面作为研究对象，统计试验检测结果见表1。

表1 K69+100 断面标准贯入试验结果

分析表1 得出，不同位置不同深度在强夯前后锤击数均有一定幅度的提高，尤其是深度在5 m 以内的地基锤击次数增加明显，说明强夯加固有效提高了该路段湿陷性黄土地基承载力。强夯前后深度在5 m 以内的地基锤击次数平均增加了5 次左右；深度在5 m 以上的地基锤击次数平均增加了2 次左右，说明深度在5 m 以内的地基加固效果较好，地基整体承载力均得到了一定幅度的提升。

3.1.2 静力触探试验结果分析

为进一步确定强夯加固后地基承载力，采用静力触探试验进行检测，与标准贯入试验检测结果进行对比。静力触探试验采用液压千斤顶将圆锥形探头压入到土层，检测探头受到的阻力，经过换算得出地基承载力，进而分析强夯加固效果。本项目静力触探试验采用双桥探头，以K69+100 断面作为研究对象，在强夯处治前后对地基开展试验，通过换算得出地基承载力和压缩模量，见表2。

表2 K69+100 断面静力触探试验结果

分析表2 可以得出，强夯前后地基承载力和地基土压缩模量提高幅度均在50%以上，强夯加固后地基承载力得到了明显提高。在深度上，强夯加固后5 m 以内地基承载力和地基土压缩模量提高幅度较高；5m 以下提高幅度较低。通过对比分析得出强夯前后地基土承载力得到了明显提升，在地面以下5m 以内提升幅度较高，加固后地基土基本承载力均达到了150 kPa 以上，满足设计要求。

3.2 路堤填筑施工期间沉降监测结果分析

在路堤填筑施工期间，在路基中部和两侧路肩分别布置沉降板，对路基沉降变形情况进行监测。由于各监测断面监测结果大体类似，选取K65+200断面沉降监测结果进行分析。路基填筑施工时间共计178 d，收集施工期间沉降监测结果，并绘制沉降变化曲线见图3。

图3 路堤填筑期间地基沉降变化曲线

分析图3得出，在路堤填筑施工期间沉降量较大，在停工期间沉降量相对较小，路基中部沉降量高于两侧路肩，施工前期沉降量较大，后期沉降量较小，沉降监测结束后，路基沉降变形已逐步达到稳定状态。在路基填筑施工期间，由于路基土自重的增加和施工机械荷载的作用，路基沉降变形较大，而在停工期间较小。在施工前期，路基土自重不断增加，路基沉降变形较大，后期路基土自重增加较小，路基沉降变形也较小，且路基中部沉降量高于两侧路肩。监测结束时，路基沉降变形基本停止，路基达到了稳定状态。另外，路基累积沉降量不大，说明强夯加固后地基承载力明显提高，达到了预期的加固效果。

4 结语

（1）强夯前后锤击次数得到了明显提高，尤其是地面以下5 m 提升幅度最高，说明加固后地基承载力得到了明显提升。（2）强夯前后地基承载力和压缩模量均得到了明显提升，其中地面以下5 m 提升幅度最大，与标准贯入试验相同，且地基承载力均高于设计要求的150 kPa，说明强夯加固后地基承载力明显提高，达到了预期的加固效果。（3）路堤填筑施工阶段沉降量较大，施工前期较大，后期较小，监测结束后地基沉降达到了稳定状态，且累积沉降量较少，说明强夯加固后地基承载力明显提升，地基结构稳定，达到了预期效果。