湿陷性黄土的强夯处理

刘志坚

(甘肃省临夏公路管理局，甘肃 永靖731600)

0 前言

在公路施工中，经常遇到湿陷性黄土软土路基。在覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

1 湿陷性黄土的特点

所谓湿陷性黄土就是在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。湿陷性黄土地基在天然状态下的密度（天然容重）低，单位体积内粘土颗粒含量少,孔隙率较大（一般为35%～65%）。土体的水稳定性极差，遇水会使土粒间的毛细水表面张力丧失，在土体中起骨架作用的晶体颗粒溶解，产生地基表面垂直沉陷，导致建筑物、构筑物的破坏。因此，在高速公路路基施工中，采取何种方案处理,必须优化方案、做经济比较、施工时间的比较，沉降值保证在规范值内，保证高速公路建成以后正常的运营年限，降低公路养护成本具有重大意义。

2 处治方案的选择

根据湿陷性黄土一般分布在表层，厚度一般在5～6m以内，采用强夯法进行处理可消除黄土的湿陷性。

2.1 夯击能量

本工程主、副夯宜采用2000kN·m夯击能量，满夯采用1000kN·m夯击能量。

2.2 夯点布置

本工程采用等边三角形布点，夯点间距为4.0m。满夯时彼此搭接1/4。

2.3 夯击数和夯击遍数

单点夯击数和夯击遍数通过试夯确定。且同时满足下列条件：单点夯击次数一般按最后两击之差3～5cm控制，夯击遍数以夯坑周围地面不发生过大隆起，不因夯坑过深而发生起锤困难，不出现“翻浆”或“橡皮土”为宜。第一遍：主夯，按规定间距；第二遍：副夯，按规定间距在主夯点位中间穿插进行；第三遍：满夯，夯印彼此搭接1/4。

2.4 间歇时间

间歇时间由试夯时孔隙水压力消散过程的观测资料来确定，对渗透性较差的地基间歇时间应长一些，对渗透性较好的地基间歇时间，一般采用3d。

3 强夯施工机理

湿陷性黄土主要最佳含水量不易控制，一般压路机碾压，无法使路基达到规定的密实度要求。

强夯法是1969年法国Menard技术公司首创的一种地基加固方法，这种方法是用巨锤(我国常用锤重为80～250kN，世界最大锤重为2000kN)从高处自由下落(落距一般为8～40m)对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性，而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性。

4 施工季节的选择

强夯的最不利季节为冬夏两季。夏季雨水多，土层中的水分不易析出，夯击时容易形成橡皮泥，无法达到最佳的密实效果。由于冬季土层容易冻结成硬块，使得冻块部分不能夯击密实，并且毛细水容易冻结成冰，不易析出蒸发，达不到很好的夯实效果。

强夯施工的最佳施工季节应选择干旱少雨的春、秋最佳，适合土壤中水分的析出和蒸发。

5 强夯施工工艺

5.1 强夯施工步骤

第一步：清除杂物，用平地机平整场地，并用压路机碾压。

第二步：夯点放样，用石灰标明第一遍夯点（主夯）的位置，并测量地面高程。

第三步：夯击就位，使夯锤对准夯点位置。

第四步：采用2000kN·m夯击能量控制，将夯锤起吊至预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，如锤顶倾斜，应及时将坑底整平。

第五步：重复步骤四，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯实。

第六步：现场记录，强夯施工时应对每一个夯点的夯击能量、夯击次数及夯沉量做好详细记录。

第七步：移动位置，进行下一个夯点的夯击，直至完成第一遍全部夯击。

第八步：主夯完成后，静置72h以上，用推土机将夯坑填平，压路机静压一遍，然后测量夯后的地面高程。

第九步：重新放线定位，按主夯的施工步骤进行第二遍（副夯）的夯击施工，副夯与主夯施工方法相同。

第十步：副夯完成后，静置72h以上，用推土机将夯坑填平，按规定进行最后一遍满夯，满夯采用1000kN·m夯击能量控制，夯锤单点1击，并且夯印彼此搭接1/4。强夯完成后，推土机整平，压路机静压一遍，然后测量场地高程。

5.2 强夯施工过程的监测工作

（1）开夯前应检查锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；

（2）在每遍夯击前，对夯点放样进行复核，夯完后检查行坑位置，发现偏差或漏夯及时纠正；

（3）按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。

5.3 施工控制

施工过程中由专业人员对每次锤击深度进行测量，并对各项参数及施工情况进行详细记录。派专人察看现场，监理派人旁站，设专人做好记录。在纵向每打完10m左右，旁站监理用水准仪抽检一次锤击深度，检查与施工记录是否相符，并根据每次的锤击变化，了解填土高度及地基强度，认真做好强夯记录。

6 路基处理过程

6.1 原地面

原地面处理主要是地表草皮、腐殖土的清除及耕地填前夯压密实。一般地段的地表腐殖土层较薄，路基清表可按地基清表层土能够碾压密实，并且表土中有机质含量不超过5%进行控制。清表土方集中堆放，工后用于边坡和中央分隔带绿化。

路基填前强夯工作面宽度，为路基坡脚外1m范围内，地表横坡缓于1∶5时，在清除地表草皮、腐殖土后，原地面可直接进行处理，然后进行路堤填筑。对于地面横坡陡于1∶5时，原地面开挖台阶，台阶宽度不小于2m，先填筑第一个台阶，使形成宽度不小有4m的工作平台后再进行强夯。基岩面上的覆盖层较薄时，宜先清除覆盖层再挖台阶。

6.2 挖方路槽

对于挖方路槽进行强夯处理，处理宽度为路槽范围，同时对路槽不再进行超挖处理。挖方时预留出50cm（经试夯确定）的强夯沉降量，即比设计少挖一定深度。

6.3 半填半挖路基

横向半填半挖路基：为保证填挖过渡段路基的稳定和路面平顺，避免严重的不均匀沉降，纵向填挖交界处，沿路基垂直方向开挖台阶，台阶宽度2.0m台阶底做成向内倾斜4.0%的坡度，并采用强夯进行处理，以消除路基填挖的差异沉降。

纵向填挖交界路基：填挖交界处设置15m过渡段，对于土质地段采用级配较好的砂类土、砾类土、碎石填筑，岩质地段过渡段采用填石路堤，并采用强夯处理，以消除路基填挖间的差异沉降。

6.4 施工注意事项

①对于原地面坡度陡于1∶5，需开挖台阶的路段，开挖成宽度不小有2m的台阶，先填筑第一个台阶，形成宽度不小有4m的工作平台后再进行强夯。

②桥涵台背15m范围内不得进行强夯，15m以外采用夯击能1000kN·m进行强夯，25m以外按正常路段强夯；暗桥涵顶部一般不宜强夯，必须采用时，可在拱顶填高大于8m时，用夯击能1000kN·m进行强夯。强夯路段横向距民房25m内时，不得采用强夯。

③密切注意夯击中的异常变化，在构造物顶面强夯作业时，加强观察，一旦发现危及构造物的安全时立即停打，通知总监办、建管处、设计人员研究处理。

④强夯前，查明场地范围内的地下构造物和各种地下管线（尤其是通讯电缆）的位置及标高，并采取必要的措施，以免强夯施工而造成损坏。

7 总结

强夯处理不但在湿陷性黄土的软土路基上得到了很好应用，而且为了防止高填方路基下沉，在路基填筑过程中也得到了很好的应用。