湿陷性黄土地区路基施工的质量控制

摘要：由于湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，遇到水时其强度会明显降低，在自重压力和附加压力的作用下容易产生失陷变形，所以湿陷性黄土地区的道路施工难度就显得比较大。本文以西安市高新开区高新路的施工为例来说明强夯法在处理湿陷性黄土路基时的应用及其质量控制过程。

关键词：湿陷性黄土；施工过程；强夯法

本工程为西安市高新区高新路，起点为高科六路，向东北方向经科技五路、科技四路、科技三路及一条规划路，终点与科技二路相交，并与高新路北段接通。全长1481.429米，规划红线宽60米，为城市Ⅰ级主干路，四幅路，计算行车速度50km/h。道路沿线：起点为荒草，杂草丛生K0+240—K0+540为果园、农田，K0+540—K0+560为建筑垃圾，K0+560—K0+620为农田，K0+620—K0+840 为砖厂取土坑，K0+840—K0+950为砖厂用地及便道，K0+950—K1+250为砖厂用地，K1+250—终点为蒋家村寨。其中K0+620—K0+840 为砖厂取土坑，坑深达20米。

西安地区为湿陷性黄土地区，西安高新开发区所处黄土湿陷等级为Ⅱ级，回填此土坑设计上采用强夯法来对湿陷性黄土地基进行处理。

1、湿陷性黄土的主要特征及强夯法的原理

湿陷性黄土的主要特征为松散多孔性、垂直大孔性和土颗粒遇水时凝聚力降低甚至消失，这些特性即是黄土发生湿陷的主要内部因素，湿陷的外部条件为压应力和水。对湿陷性黄土进行地基处理的主要目的就是改善土的结构和性质，减少土的渗透性以及压缩性，最大限度的避免发生湿陷性。目前道路上常用的地基处理方法有强夯法、垫层法、挤密灰土桩法和深层搅拌法等。通过对这几种路基处理方法进行综合分析对比之后发现强夯法是最适合处理湿陷性黄土的方法。

强夯法的地基处理模式主要是根据湿陷性黄土的特征，利用起重机把大型夯锤提升到所要的高度，然后使其自由下落以此来达到对地基的冲击作用，降低土的压缩性，消除黄土的湿陷特性，提高地基的强度，从而达到加固地基的目的。土颗粒在大型夯锤的冲击下其微结构会受到破坏，土颗粒间的空隙体积会迅速减小，空隙当中的气体也会被迅速的排出，从而形成比较密实的土体结构。

2、湿陷性黄土地区路基设计的主要原则及处理方案

综合考虑了该工程湿陷性黄土的湿陷等级、湿陷土层的厚度以及土层所处的具体地理位置等，本工程路基设计的主要原则主要包括两方面的内容，一方面是设置好完善的排水系统，并对路基范围及其附近的坑洞进行回填夯实；另一方面是采用强夯法来对地基进行加固处理，最大限度的消除黄土的湿陷特性。

3、重要施工参数的确定

根据公路路基设计规范的要求，强夯法施工之前一定要在施工现场选择一段比较有代表性的路段进行强夯实验，据此来确定强夯法的各项重要参数指标，为接下来的大面积施工做好准备。有效加固深度一般是根据地质勘查资料当中的土层分布实际情况进行确定。当孔隙水压力达到土自重压力时的夯击能为最佳夯击能，最佳夯击能一般都是在综合考虑了路基土类型、荷载大小、土的结构类型、处理深度及现场试夯后再根据公式d=a√（m h）确定的，公式当中的a为修正系数，取值范围为0.34～0.80，a主要和夯击能的大小、土质条件、夯锤底面积等有关；m为夯锤的质量，单位为t；h为夯锤的落距，单位为m。本工程设计上要求强夯力至少为1000kN·m，夯锤的质量为10吨，起升高度为10米。

夯点的布置也要根据现场的试夯结果来进行确定，该工程采取的是梅花形布点，夯点中心距为1.6倍的夯锤直径，采取两遍夯击进行首轮夯击施工，第一遍夯击和第二遍夯击时间间隔4～7天，具体如图1所示。夯击轮数一般初步拟定为3轮，第一轮为主夯，第二轮为满夯，最后一轮为搭夯，最后一轮夯击的目的是为了把松动的表层土进行再夯实。

夯击次数的确定。一般来说每个夯点的夯击次数为10击左右，但是不同的路段所需要的夯击次数也是不一样的，要根据现场的试夯实验得出的夯击次数和沉降量之间的关系曲线来确定，除此之外还要保证最后一击的沉降量小于5cm，保证夯坑的周围地面没有太大的隆起。

夯锤的选择。夯锤的选择除了它的重量级别之外，形状的选择也很关键，如果形状选择的不合理，那会严重的影响到夯击效果。多边形的夯锤被吊起的时候会旋转，所以不能够保证夯点的每次夯击都能重合，使得一部分夯击能浪费在坑外，从而影响夯击的效果。一般都是选用圆形的铸铁夯锤，为了达到更好的夯击效果，在夯锤的底部要设置若干个和顶面相贯通的通气孔，这样才有利于夯锤夯击土体时底部的空气能被迅速的排出，降低起锤时锤底的吸力，通气孔也不宜太大，一般孔直径为20cm～25cm。

4、强夯法施工流程

强夯法进行夯击施工时由路基的两边向路中心进行夯击，考虑到施工的便利性，采用隔行进行夯击。

4.1 施工测量

强夯施工之前一定要先进行场地平整，并测量场地的高程，测量高程的目的是为了得到夯击前后的场地平均沉降量。

4.2 夯点放样

夯点放样是事先在场地上标出夯点的具体夯击位置并对其进行编号。夯点标记的具体方式为在强夯区内用白灰点布设夯点的中心位置，再以白灰中心点为圆心夯锤为直径用白灰撒出圆周线，圆周线的区域就是夯锤的落地点。

4.3 夯点作业

夯点的施工是一个重复循环的作业过程，自动锐钩器控制着夯锤的脱落，每次夯击的沉降量都是通过测量记录锤顶高度的变化并计算后得到的，高度变化是由专门的记录人员用水准仪和水准尺来测读并随即计算出夯沉量，如果夯击的次数和夯沉量都符合标准的时候就可进行下一个夯点的作业。为了能够保证夯锤夯击位置的准确性，所以每一次进行强夯之前要先进行试放。如果夯击的过程中出现夯坑深度过大的现象时，可适当的进行石渣回填。

4.4 回填段的变形观测

路基的回填段比较容易产生大幅度的沉降现象，为了保证路基沉降符合要求，工程在刚开始建设的时候就对路基进行沉降观测，采用沉降管观测方法进行观测，主要做法是在路基的中线上埋设沉降观测管，沉降板置于路堤底部，观测其沉降变化。

5 强夯效果的检测及结果的分析

强夯施工现场的检测控制指标主要有夯沉量、湿陷性系数、承载力、干密度等。在每一次夯击之后要立即进行观测记录并计算，最后两击的夯沉量之和应介于8cm～15cm之间；夯击后土的湿陷性系数应小于0.015；夯击后的承载力要大于地基的天然承载力；夯击后土的干密度必须大于天然的干密度。

6、结束语

总之，土的天然含水量越均匀且越接近天然含水量且小于塑限含水量的时候，最后两击夯沉量之差与之和越小，对于土湿陷性的消除效果也越好。土质和含水量都会对夯击效果造成直接影响，如果含水量大于塑限含水量的时候夯击能的影响深度会明显减少，甚至出现土体反弹。强夯法在该段湿陷性黄土高速公路的成功应用说明了在处理湿陷性黄土地区的路基时，强夯法可以最大限度的消除土的湿陷特性，显著提高土的承载力，是湿陷性黄土地区路基加强处理的首选方法。

参考文献

[1]迟俊德.湿陷性黄土地基处理方法比较[J].科技信息，2011（11）

[2]李振华.对湿陷性黄土路基处理的探讨[J].河南建材，2008（01）