强夯法处理湿陷性黄土公路地基及施工管理的探讨

徐忠才

（甘肃省公路建设管理集团有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

在公路工程路基施工中，强夯法是一种常用的加固处理技术。在强夯施工中，可根据公路工程路基施工要求，将夯锤提高至高处并自由下落，即可产生巨大冲击力以及振动能力，提升地基结构强度和稳定性。湿陷性黄土公路工程地基承载力比较差，因此，对湿陷性黄土公路工程地基施工中强夯施工技术的应用要点进行深入研究意义重大。

1 湿陷性黄土的特征

（1）湿润性。地表水能够对黄土造成侵蚀影响，导致黄土中的易溶盐类被溶解，导致颗粒间之前的胶合作用受到破坏，土粒可悬浮在水中。在再次沉积后，土粒可触碰至已沉积土粒，二者之间有相互吸引力，并且大于重力，导致土粒不再发生沉降现象，并逐渐形成蜂窝状结构形式，导致水不断侵蚀黄土，同时，土粒空隙之间连通拓展，导致空隙不断增加。在外荷载影响下，土体结构受到破坏，并发生巨大变形，严重影响土体结构强度，导致黄土产生湿润性特征。

（2）膨缩性。当湿陷性黄土接触到水后，即可出现膨胀现象，在湿陷性黄土干燥后，又会收缩，在经上述反复膨胀和收缩变化后，即可产生较多裂纹，然后再剥落，进而对地基结构稳定性造成严重破坏。

（3）直立性。当湿陷性黄土处于天然含水量状态时，强度较高，并且压缩性比较小，垂直边可支撑，具有直立性特征。

（4）难压实。如果湿陷性黄土的最大干密度以及最佳含水量比较高，则压实难度比较大。

（5）崩解性。当水侵入至湿润性黄土后，即可造成土体快速崩解，严重影响地基结构强度。

2 强夯法处理湿陷性黄土地基的加固机理

湿陷性黄土的最大特点是大孔隙、欠压密，遇水后颗粒及团粒间的天然粘结强度急剧降低，引起原状结构破坏，土粒相互错位并重新排列，从而引起湿陷；在动荷下也能产生振陷。湿陷性黄土地区地基处理的目的主要为：①消除或降低地基土的湿陷性；②提高地基在浸水条件下的承载能力；③提高地基土在浸水条件下的变形模量或压缩模量，减小地基的总沉降量；④降低地基土层的透水性。

强夯法处理湿陷性黄土地基在瞬间强夯冲击压缩波能量作用下，土颗粒之间的联结力及盐类薄膜力均遭到破坏，使土颗粒相互靠拢，颗粒间孔隙中的气体部分首先被排出，土颗粒重新排列，土孔隙大为减少。土颗粒在这种强大的外荷作用下达到新的稳定平衡状态，土体被压密，宏观表现为地基土整体被夯下去。根据湿陷性黄土强夯前后的微观分析表明，夯后地基土特大孔隙已基本消失，微孔隙显著增加，土体由松散变得密实，从而使地基土湿陷性消除，水稳性得以增加，满足工程需要。

3 工程概况

甜水堡经庆城至永和段高速公路是国家高速公路网规划中的北南纵线—银川至百色国家高速公路（G69）的重要组成路段，也是《甘肃省高速公路网规划》中的重要高速公路之一。甜永环县段建设项目路线起点位于甘宁交界环县甜水堡镇，途经环县和庆城县，里程长度182.86km，采用四车道高速公路技术标准，设计时速80km/h。

4 湿陷性黄土公路地基强夯施工及管理

4.1 施工流程

在该高速公路施工中，对于湿陷性黄土地基，采用强夯施工技术，施工流程如图1 所示。

图1 路基强夯施工流程

4.2 场地整平

在湿陷性黄土公路工程路基施工中，需应用各类机械设备，在机械设备进入施工现场前，首先需对施工场地进行整平处理。一般可应用推土机进行施工，为强夯施工奠定基础。另外，还需合理预估强夯施工后地面沉降效果，进而确定地面高程。在湿陷性黄土公路路基施工前，还需对施工场地进行详细勘察，了解地下管线布局形式以及各类构造物所处位置，避免在路基施工中对管线和其他构造物造成破坏。

4.3 测量放样

在湿陷性黄土公路强夯施工前，应对施工现场进行测量放样，一般每间隔6m 设置夯点。在桩形布局方面，可采用正方形布局形式，在第一遍正方形的中心点位置，可设置第二遍夯点，对于各个夯点位置，可采用全站仪、钢尺进行测量，然后再采用白灰或者木桩做好标记，并对各个夯点的原地面高程进行测量。在路基强夯施工中，要求逐点夯击，并对沉降量以及进行孔隙水压力测量，同时做好详细记录。

4.4 土层处理含水量控制

在路基强夯施工前，对土层含水量进行检测，根据公路工程路基施工要求、施工规范等，确定湿陷性黄土含水量，如果不符合施工规范，则可需要对土体湿度进行调整。在实际施工中，可根据1m×1m 方格网点组织进行夯实施工，可在方格中心布孔，在钻孔施工中，要求结合实际情况，将一定量水注入至孔内，可湿润土体。如果公路工程施工段的土层含水量比较大，饱和度在80%以上，则可在土层中设置排水竖井，能够有效排出土体中的孔隙水。

4.5 碎石铺设

在公路工程路基施工中，如果地表中含有饱和细颗粒土，或者地下水位比较高，则可铺设碎石层。通过铺设碎石层，能够有效提升对于强夯机械设备的承受能力，同时还可避免冲击波造成土层松动，并有效消散超静水压力。

4.6 夯点施工

在湿陷性黄土公路地基施工前，应根据工程项目建设要求在施工现场准确标注第一次夯击施工位置，常用标注材料为石灰或者木桩，对于标注误差，应控制在5cm 以内，能够为地面高程测量控制提供可靠依据。在夯点施工中，关键施工步骤如下：

（1）在湿陷性黄土公路地基施工前，首先对施工场地进行整平处理，反复测量场地标高，保证测量结果与设计标高要求一致。根据施工图纸要求，采用全站仪进行测量，并加强坐标控制。由监理人员对现场测量结果进行检验分析，确保符合施工规范要求。另外，采用经纬仪，根据施工图要求设置第一遍夯点，并做好明确标识，保证夯锤施工位置准确性。

在将强夯施工机械设备运输至施工现场后，对夯锤落距进行准确测量，严格控制夯击误差，确保夯击施工效果能够达到设计要求。另外，将夯锤就位后，将锤顶面标高与地面标高进行测量和比较，对夯坑深度进行准确计算。当施工现场起重机就位后，即可起吊夯锤达到预定高度，然后开启脱钩装置，可使夯锤自由下落，放下吊钩，并对锤顶高程进行测量。如果经两次夯击后，依然无法达到路基沉降施工要求，则可将石块填入夯坑中，然后再采用连续夯击施工方式，确保能够达到路基施工要求。

（2）在第一遍夯点夯击施工过程中，监理人员应对施工现场加强监督管理，在夯击施工完成后，即可进行夯坑回填施工，并对场地进行整平处理。采用全站仪进行施工场地图角点引测，并加强坐标控制，对夯点做好标注。

（3）在第三夯击施工阶段即可进行满夯施工，无须在施工现场设置夯击点，并且无须对夯沉量进行监测，只需对夯击数以及夯锤落距做好记录。在满夯施工完成后，即可采用推土机对施工场地进行整平处理。

5 结语

综上所述，本文主要结合实例，对强夯法在湿陷性黄土公路工程路基施工中的应用要点以及施工管理措施进行了详细探究。湿陷性黄土为比较常见的不良地质，黄土在受到浸水等因素的影响后即可呈湿陷性特征，可对路基强度造成不良影响，通过应用强夯施工技术在，在重锤自由下落过程中，可对土体产生巨大冲击作用，进而增强路基加固效果，优势明显，值得推广应用。