某黄土地区机场道路强夯处理现场试验研究

任耀华

（中国航空港建设第二工程总队，江苏 徐州 221005）

某黄土地区机场道路强夯处理现场试验研究

任耀华

（中国航空港建设第二工程总队，江苏 徐州 221005）

以湿陷性黄土地区机场道路地基处理为例，对不同能级下的强夯地基设计参数进行了现场对比试验研究，通过对现场试验的夯沉量监测及加固前后的土体物理力学指标的对比分析，分析了不同夯击参数下土体加固效果及影响深度，表明强夯对此类地基加固效果好，成本低，针对不同加固要求可以灵活调整夯击设计参数。

湿陷性黄土；强夯；机场道路

1 工程概况

山西吕梁机场位于大武镇木格塔墕村附近的黄土梁上，场区地貌类型属于剥蚀堆积黄土丘陵区。湿陷性黄土具有特殊的岩土结构特征和工程特性，对机场道路地基如何选择合理的处理方法和工艺参数，对湿陷性黄土地基进行加固处理是本项目亟待解决的技术问题之一。

2 工程地质条件

场地地基土自上而下可划分：

①层素填土（Q42ml）：浅黄色，以粉土为主，结构松散，土质不均。平均层厚 0.90 m。②层黄土状土（Q4dl）：淡黄 ～ 灰黄色，以粉土为主，质地疏松，大孔隙发育，一般具中等 ～ 高压缩性，湿陷程度轻微。标准贯入试验实测击数 4.0～11.0 击，平均 7.0 击。揭穿层厚 4.60～10.20 m，平均层厚 7.28 m。③层粉质 粘 土（离 石 黄 土）（Q2eol）：红 黄 ～ 褐 红 色 ，可 塑 ～硬塑状态，大孔隙及垂直节理不明显。标准贯入试验实测击数 11.0～21.0 击，平均 14.0 击。平均层厚3.57 m，层底埋深 12.10～12.80 m，平均埋深 12.43 m。机场区地形起伏较大，地质剖面见图1。

根据室内湿陷性试验结果，湿陷土层为第①层素填土、第②层黄土状土，湿陷系数 δs在 200 kPa浸水压力下为 0.016～0.029；在 500 kPa 浸水压力下为 0.017～ 0.031；在 1 000 kPa 浸水压力下均小于 0.015，自重湿陷系数 δzs 均小于 0.015，湿陷系数随深度增加而减小，湿陷起始压力随深度增加而增大。

图1 试验区参考地质剖面图

3 强夯试验方案

根据需要处理的黄土厚度，考虑了夯击能、夯点间距等参数的不同组合，强夯试验共有3个能级、6个试验小区，各试验区处理方法和基本设计参数见表1。强夯试验区位置见图2、图3。

表1 强夯试验设计参数

图2 试验区位置示意图

图3 原地基强夯分区示意图

3.1 单点夯试验

试验区强夯施工开始前，先进行了单点夯试验，通过单点夯试验分析 2 000 kN·m、3 000 kN·m和 6 000 kN·m 单击夯击能下的有效夯实效果，并确定合理夯击数。地面隆起测点布置见图4，各能级单点夯地面最大隆起曲线如见图5。

图4 单点夯试验地表变形观测点平面布置图

图5 各能级单点夯地面最大隆起曲线

从图6中可知，各试验小区的夯沉曲线形状基本一致。即，开夯前几击夯沉量较大，曲线呈陡降趋势，随夯击数增加每击夯沉量迅速变小，6～7击以后每击夯沉量较小，曲线渐趋平缓，8～10 击后开始收敛，地面隆起量较小，有效夯实情况较好，最后三击的每击夯沉量很小且变化不大。T1、T2 和 T3区理想单点击数分别为 10～12 击、11 击和 10 击。

图6 各能级典型点夯夯击数-夯沉量曲线

3.2 分区夯击试验现场施工控制

T1 区 2 000 kN·m 强夯，实际施工时，点夯击数在 10～12 击左右，夯坑夯沉量一般 1.0～1.6 m，最后两击平均夯沉量可控制在 5 cm。满夯能级 800 kN·m，击数 3～5 击。

T1-1 区和 T1-2 区点夯后地面平均下沉量均为 45 cm。T1-1 区满夯后的地面平均下沉量均为15 cm，T1-1 区为 13 cm。

T2 区 3 000 kN·m 强夯，实际施工时，点夯击数在 10～12 击左右，夯坑夯沉量 0.8～1.4 m，最后两击平均夯沉量可控制在 5cm。满夯能级 100 kN.m，击数 3～5 击。

T2-1 区点夯后地面平均下沉 量均为 51 cm，满夯后的地面平均下沉量为 17 cm，总下沉量达68 cm ；T2-2 区点夯为 38 cm，满夯为 18 cm，总量为 56 cm，相差约 20%。

T3 区 6 000 kN·m 强夯，实际施工时，点夯击数在 9～11 击左右，夯坑夯沉量 1.1～3.0 m，最后两击平均夯沉量可控制在 10 cm。满夯能级 1 000 kN·m，击数 3～5 击。

T3-1 区点夯后地面平均下沉量均为 42 cm，满夯后的地面平均下沉量为 27 cm，总下沉量为69 cm；T3-2 区 点 夯 为 49 cm，满 夯 为 20 cm，总 量为 69 cm，总量与 T3-1 区相同，但阶段下沉量差异较大。

4 强夯试验区效果分析[1-5]

4.1 夯坑夯沉量和地面平均夯沉量观测

各强夯区的地面平均夯沉量统计结果见表2。从表2中可看出，各强夯试验区的地面总下沉量在 58.0～69.0 cm 之间，均比较大。总体上看，强夯能级越大，地面平均下沉量越大，6 000 kN·m 能级的地面夯沉量比 2 000 kN·m 的约大 15%～20%，3 000 kN·m 能 级 的 地 面 夯 沉 量 介 于 2 000 kN·m能级和 6 000 kN·m 能级的之间。相同夯击能情况下的两个试验小区，夯点间距小时，地面夯沉量较大一些，但总体上夯点间距变化对地面总夯沉量的影响不大。

表2 强夯试验的平均夯沉量

4.2 处理前后地基土孔隙比

如表3 所示，夯前 10m 内孔隙比的深度平均值在 0.73～0.84 之间，总平均值为 0.77，单样最大值为 0.93。强夯后检测深度范围内的孔隙比一般在 0.50～0.80 之间，仅一个土样为 0.89，平均孔隙比 在 0.57～0.68 之 间 ， 总 平 均 值 为 0.63， 约 减 少18%，减少的幅度与地面总体夯沉量的变化一致。

表3 各强夯试验区孔隙比统计表

强夯后与强夯前相比，干密度与孔隙比的总体变化规律是：浅层地基土的变化大、深层变化小。

4.3 处理前后地基土压缩模量

处理后地基土的压缩模量有较大程度的提高，由中等 ～ 高压缩性变为中等 ～ 低压缩性，见表4。

表4 各强夯试验区压缩模量统计表

4.4 处理前后地基土标贯击数

在强夯处理前、强夯处理 2 周后，分别进行了标贯试验。各试验小区强夯前、后标贯击数对比情况见图7。对各试验小区强夯前、后的标贯击数进行分析，可知：

T1-1 区，在深度 3.0～5.0 范围内土层含水量情况异常，开始试夯时出现夯沉量不收敛现象，后铺填 2.50 m 厚的粉土，增加了一遍强夯处理。T1-2区，0～5 m 范围内标贯击数的提高幅度较明显。夯后 10.0～29.0 击（夯间），平均 22.0 击，比夯前增加15.1 击，比夯前平均 6.9 击提高 220%。5 m 以下没有提高。

T2-1 区，0～7m 范围内标贯击数的提高幅度较明显。夯后 19.0～29.0 击（夯点和夯间），平均 22.3击，比夯前增加 14.4 击，比夯前平均 7.9 击提高184%。T2-2 区，0～5 m 范围内标贯击数的提高幅度较明显。夯后 16.0～30.0 击（夯间），平均 23.0 击，比夯前增加 16.1 击，提高 235%。5 m 以下没有提高。

T3-1 区，0～9 m 范围内标贯击数的提高幅度较明显。夯后 20.0～35.0 击（夯间），平均 28.3 击，比夯前增加 18.8 击，比夯前平均 9.5 击提高 202%。T3-2 区，0～7m 范围内标贯击数的提高幅度较明显。夯后 19.0～34.0 击（夯点和夯间），平均 27.8 击，比 夯 前 增 加 19.9 击 ， 比 夯 前 平 均 7.9 击 提 高254%。

综合分析强夯处理前后标贯指标的情况，可以 认 为 ：2 000 kN·m 强 夯 的 加 固 深 度 约 为 5.0 m左右，3 000 kN·m 强夯的加固深度为 5.0～7.0 m，3 000 kN·m 强夯的加固深度为 7.0～9.0 m；3 000 kN·m强夯 夯 点 间距 以 4.0 m 为 宜 ，6 000 kN·m 强 夯 夯点间距以 4.5 m 为宜。

图7 各 T3 区 6 000 kN·m 强夯前后标贯击数对比曲线

5 结论

综合以上原地基处理试验检测结果，得出以下认识：

（1）强夯法是处理湿陷性黄土地基的高效、可行的方法，本工程可优先采用强夯进行地基处理。针 对 本 工 程 ，2 000、3 000、6 000 kN·m 强 夯 的 最佳夯击次数分别为 11 击、11 击、10 击。强夯试验区的地面总下沉量在 58.0～69.0 cm 之间，有效夯实效果明显。

（2）强夯后各试验区地基土的孔隙比降低、干密度提高，浅层变化明显、深层逐渐减弱；处理后地基土的压缩模量有较大程度的提高，由中等～高压缩性变为中等～低压缩性。处理后的湿陷性得到消除。

（3）2 000、3 000、6 000 kN·m 强 夯 的 有 效 加固深度分别为 5.0 m、5.0～7.0 m、9.0 m。在加固深度范围内，强夯后地基土的标贯击数成倍提高。

[1] 叶开智,廖正杰.强夯法处理湿陷性黄土地基的工程实践[J].路基工程,2005(3）:54-56.

[2] 刘新龙.强夯法加固黄土路基的规律探索[D].陕西西安:西安理工大学,2008.

[3] 孙文怀,杨志刚,杜小川.增湿高能级强夯法处理湿陷性黄土地基的研究[J].水文地质工程地质,2012(2）:74-78.

[4] 高卫.浅谈强夯法在工程中的应用[J].山西建筑,2010(9）: 122-123.

[5] 岳金磊.强夯法处理黄土地基应力扩散问题研究[D].陕西西安:西安工业大学,2012.

四川首批 675 座渡改桥工程将于年内完工 目前已完工 600 座

近日，位于四川省仪陇、营山、蓬安三县交界处的营山县三兴镇王家河渡改桥工程正加紧建设。该公路桥主体已完工，将于 6 月通车，届时可惠及仪陇、营山、蓬安三县近 5 000 名群众。

从 2010 年开始，四川省启动首批 675 座渡口改人行桥建设。截至目前，已完工 600 座，在建 65 座，待开工 10 座。预计年内，675 座渡改桥全部完工。

根据《四川省 2016-2020 年渡口改桥建设方案》，到 2020 年，规划实施总投资 97 亿元，全面建成 223座渡口改公路桥和 134 座渡口改人行桥，全面取消年均渡运量 5 万 ～10 万人次，以及 10 万人次以上的一、二类渡口和车渡，届时受益群众将达 800 万人。

U416.1

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:1009-7716（2017）05-0255-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.05.072

2017-02-28

任耀华（1973-），男，河南桐柏人，工程师，从事机场及市政公路项目施工管理工作。