黄土路基软基强夯处理效果检测

摘要：为强化填方路基质量，很多黄土路基软基都运用强夯工艺，夯实公路填方路基，以提高路基质量和强度，促进项目优质、高效、安全建设。本文首先探讨了黄土路基软基强夯处理的原理与特点，详细分析了黄土路基软基强夯处理的方法，最后对理效果检测进行了案例分析。

关键词：黄土；软土地基；强夯

中图分类号：TU471.8 文献标识码： A 文章编号：

在黄土路基软基加固中，强夯法是利用承锤夯击时存地基土中产生很大的冲击波和动应力，强行将砂、芥石或其它填土等挤填到饱和软土中，置换原饱和软土【1】。同时，对未被置换的下卧饱和粘土，在动力的作用下排水固结，变得更加密实，从而提高地基土的承载力【2】。而随着科学技术的发展，强夯机在高路堤填筑中，能以巨大冲击和振动能量，改善土层的均匀性，增加路基填土的密实度，提高地基承载力，消除路基病害的发生，保证工程质量【3】。本文为此具体探讨了黄土路基软基强夯处理效果，并进行了检测。

1 黄土路基软基强夯处理的原理与特点

1.1 黄土路基软基强夯处理的原理

强夯法实际上是将势能转变为动能对地基进行处理的一种方法。如果将地基视为弹性半空间体，则夯锤自由下落过程，也就是势能转换为动能的过程，即随着夯锤下落势能越来越小，动能越来越大，在落到地面以前的瞬间，势能的极大部分都转换为动能，夯锤夯击地面时，这部分动能将转化为波能【4】。加固机理在孔隙多、颗粒粗大的黄土中，由于巨大的夯击能量所产生的冲击波和动应力在土中传播，使土颗粒破碎或使颗粒产生瞬间的相对运动，从而使孔隙中的气体迅速排出或压缩，孔隙体积减少，形成较密实的结构。因此，采用强夯法加固黄土是基于动力压密的概念，即用冲击型动力荷载，使土体中的体积减少，土体变得更为密实，从而提高其强度【5】。

1.2 黄土路基软基强夯处理的优势

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进强夯置换时应通过现场试验确定其适用性。但是其加固效果决定于地基土的渗透性，所以必须同时创造排水通道。第一遍强夯就可以采用大夯击能对软基实施强夯加固处理，提高了功效。第一遍强夯后立即插管抽水排水，能使土中孔隙水压力迅速消散，以缩短两遍强夯的间歇时间，从而缩短施工工期【6】。

2 黄土路基软基强夯处理的方法

首先是清理并平整场地，根据土质的天然含水率和现场击实实验确定的最优含水率进行泡水量的确定并进行泡水。标出第一遍夯点位置，并测量场地高程。起重机就位，使夯锤对准夯点位置。测量夯前锤顶高程，对表层土体含水率进行检测，当含水率达到最优含水率下限时开始进行强夯施工。将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾卸而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。在夯击第一遍后，大多数夯坑中出现渗水现象，有些在夯到5、6击时就大量涌水。水的出现不仅因其产生浮力减弱夯击能，而且当夯锤落地时击起的水花还将碎石带起，容易伤人。因此在施工间隙中，我们及时将夯坑中的水抽掉，为后两遍强夯施工创造条件。完成同一夯点的夯击后，重复以上步骤，完成全部夯点的第一遍夯击。用推土机将夯坑推平，并测量场地高程。根据《建筑地基处理技术规范》(JGT79-91)规定，在间隔一段时间后，重复上述步骤，完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并将截水槽两侧5m范围内的松士清除，测量夯后场地高程。

同时随着新技术的发展，很多高速公路采用液压夯实机对桥涵构造物台背进行局部补强。比如某某高速一直在工程建设当中应用新技术、新材料、新设备、新工艺方面积极思考与探索，努力在高速公路建设当中融于更多 的科技与智慧，确保工程质量。实践表明液压夯实机适合局部路段及狭小面积作业，经该设备补强后路基表面竖向变形可达10cm以上，可明显提高回填土的密实度，加速消除一定范围内台背回填土沉降，可有效消除跳车隐患。高速液压夯实机是一种新型的高效液压夯实机械，机动性强，可调控夯击能量，特别适合狭小面积的夯实作业要求，填补了传统的表层压实技术如碾压、振动压实和传统强夯技术之间的空白。其基本的工作原理是，重型夯锤在重力和液压力 的作用下，下落对土壤进行夯实，并在液压缸的作用下实现快速的上下往复动作，在装载机工作装置的牵引下，机动灵活地对不同的位置进行准确、快速的压实，从 而满足对夯实作业面积进行单点或连续的压实要求。

3 黄土路基软基强夯处理效果与检测

某某港口原是一片滩地，不是优良的深水港，工程施工采用吹土法，即在用大型吹沙船清理航道的同时，采用管道或者直接喷射的方法，将沙土喷到岸上做出人工岛。 此种方法现在在人工岛及港口建设上的应用越来越广泛。由于吹填土位于近海，含有黏性较大的土颗粒，以至土中的水很难排除，即使表面经过蒸发龟裂，下面仍处于流塑状态。这种情况通常采用管桩来加强地基，但这样造价高而且在没有排除水的情况下桩基也不稳定。而选用夯击后可将地层中水分排除，结合强排水措施，可使地层中的含水量大大降低，再用置换法将石块等硬质土壤填充入沙土中，改善地质的各项指标，并使之成为稳定、可靠的基底。

首先采用喷沙船将航道内沙土喷入人工岛内，距离由远至近，将人工岛内沙土喷至指定高度。然后挖明沟，挖掘长50-100 m的东西向一级排水沟，沟宽2.0-2.5 m，沟深1.0-1.5 m，各沟渠之间再用真空管布置为宽度1-3 m的网状二级排水沟，用抽水机进行强排水。待地面强度达到强夯机可以进入时，进行强夯扰动排水。采用强夯进行地基处理时，一般要求夯击能在300 kN·m左右，此工程采用宇通重工YTQH300型强夯机将15t夯锤吊高20m实现。夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。

第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5-3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距可适当增大。

本工程要求夯击能在3000 kN·m。以宇通重工YTQH300型强夯机为例，夯击10次左右作业就能满足工程要求的夯击能。如果处于吹填管比较远的位置，由于此处含有黏土比较多， 透水性能弱，对于夯锤的吸附能力比较强，因此应支龙门架，而且第一遍作业完后应隔3-4周再进行第二遍强夯作业。部分地坑比较深，需要深层强夯处理时，强夯多伴以置换法来进行处理。工法如下：在强夯基坑内用装载机回填入块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗 粒材料作为墩体，一般粒径大于300 mm的颗粒含量不宜超过全重的30%，在墩体上继续提锤进行强夯作业提高土质的致密度，墩坑的深度一般不超过500 mm。当在强夯置换作业时，要考虑地面抬高的影响，第二遍强夯时予以矫正。采用强夯工法可省去地基沉降等时间，使工期大大缩短，其地基有效加固深度可达到7 m，部分深坑能达到14 m，满足地基处理要求。

总之，现在强夯工法越来越普及，尤其在西北软土地区，强夯工法能有效地改变地基的力学性能，加速底层土的排水固结，增加被加固土体的有效深 度，减少建筑物整体沉降及不均匀的差异沉降。

参考文献：

[1] 孔令伟．强夯机制与加固效应研究[D]．武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，2007：98-101