中交第二航务工程局第六分公司
摘要：湿陷性黄土属西北地区特有地质，其结构较疏松、空隙大，遇水发生湿陷，会沿地基底面产生滑动，故原地面地基处理尤为重要，特别是由此产生的路面衍生病害、结构物开裂等病害处理费用较高。在西北地区复杂环境下如何处理湿陷性黄土路基，对后期运营形成质量保障是建设者们需要攻克的难题。本文以乌鲁木齐东二环项目湿陷性黄土特殊路基处理为背景，详细研究湿陷性黄土路基处理施工关键技术，解决了土颗粒遇水凝结力降低、承载力下降等问题，为新疆地区类似工程施工具有借鉴意义。
关键词：西北地区；湿陷性黄土；地基处理；强夯
引言
近年来城市发展迅速，市政工程道路外延，致使部分工程多处山区沟谷，冲击地段多为湿陷性地区。本背景项目范围内需处理湿陷性黄土面积多达91000m2，通过前期对绕城项目湿陷性黄土路段发生路面衍生病害进行总结分析，发现如湿陷性黄土处理不到位，后续将造成路面沉降、开裂等质量问题。本项目湿陷性黄土路基处理工程量大，每道施工工序都直接影响路基施工质量，解决湿陷性黄土外部环境，比如遇水湿陷、外部压力等、改善土体内部结构、增大密实度及地基承载力、减少土体压缩性及渗水性、消除及控制湿陷性是本项目研究的首要问题。
1 工程概况
本背景项目范围内湿陷性黄土需特殊处理路段长达2100m，处理方式分别采用冲击碾压、强夯、换填等，平均处理宽度约45～55m。湿陷性黄土内部结构较疏松、虫孔、大空隙、较发育，遇水可发生湿陷，并沿其底面产生滑动（斜坡地段），对拟建道路造成影响。黄土的湿陷性系数为0.016～0.109，湿陷总量23.1mm～1194.5mm。
无地下水路段湿陷性黄土在路基开挖至路床底后采用冲击碾压、强夯处理，强夯夯击能控制在2000至3000 千焦，路基处理完毕后路床采用天然砂砾回填。
2施工方案选择
（1）换填法
路基湿陷性黄土覆盖较浅段采用换填砂砾土处理（厚度小于1.5m）。
（2）冲击碾压法
冲击碾压处理范围（I级湿陷性黄土且厚度1.5～3m），利用三边型冲击碾对地表进行冲击—碾压，2m/次频率高振幅冲击土体，使土体从表层到深层随压力波的传递逐渐密实，冲击碾压验收合格后路床换填砂砾土处理。
（3）强夯法
Ⅱ级以上湿陷性黄土采用1000～3000千焦强夯处理，强夯法也是动力加固法，施工采用履带式起重机起吊夯锤到一定高度后自由落体，路基土体在夯锤冲击作用下，使土体空隙率减小，土体孔隙水从夯点周边缝隙排出，路基土体孔隙率下降、强夯范围内土体固结夯实，从而提高其承载力。
强夯顺序分三遍进行，第一遍是主夯、第二遍副夯和第三遍低能全幅满夯，第一遍主夯和第二遍副夯夯点按梅花形布设（间距均为4m），第三遍满夯到锤印彼此搭接，每夯搭接长度为锤直径的1/2～1/3。
3 方案实施
3.1施工参数确定
（1）准备工作
施工之前测定场地高程，每个夯点用红色标记袋标出，并按夯击顺序编号，强夯范围是路基坡脚外扩2m。强夯锤自重19.8t，锤底面积3.75m2，强夯机配有自动脱钩装置。单击的夯击能应达到1000～3000千焦，一夯挨一夯开始夯击，按照先两边、后中间、先深后浅的原则进行夯实。
（2）试夯
在路基范围内较为平整地段选择长50m地段进行试夯施工，强夯三遍，第一遍夯击点按正方形布置间隔跳夯，第二遍夯击点在第一遍夯点之间隔跳夯，第三遍采用夯击能700千焦满夯。
夯实击数：试夯夯实击数分别为6下、7下、8下。单个夯点夯击6下，最后两下的平均沉降量为6.3cm（＞5cm，验收不合格）。单个夯点夯击7下，最后两击的平均夯沉量为3.9cm（＜5cm，验收合格）。单个夯点夯击8下，最后两击的平均夯沉量为2.9cm（小于5cm，验收合格）。
落距控制：1000千焦时落距5m，2000千焦时落距10m，3000千焦时落距15m。强夯过程中在钢丝绳上做好不同能量的落距标记，落距是控制夯击能的重要参数。
最后两击的平均沉降量＜5cm是试夯成功与否的依据，同时夯坑周边地表土体不能发生较大的隆起，同时不能造成夯坑过深提锤困难，夯点满足锤印搭接面积＞1/4，否则应及时调整夯击的击数。通过试夯参数（夯实击数、平均夯沉量），用以指导后续路基施工。
（3）检测
强夯施工过程观察和试验数据结果，对比夯前夯后的测试数据，发现强夯施工完成后未完全消除湿陷性系数。检测孔隙比1.487、孔隙率59.8%、湿陷系数0.03（规范要求小于0.015）。由公式Menard计算有效加固影响深度：（H为有效加固影响深度，M为夯锤重，为影响深度折减系数，取值为0.28-0.66，h夯锤落距），计算得H=3～9m。
对强夯沉降量控制进行了现场调查分析，通过对“土的天然含水量”、“夯击次数”、“测量规范性”、“夯锤落地水平性”、“夯锤落距”、“夯点布设规范性”等几方面进行查看、观察、总结，并整理影响湿陷性黄土沉降量原因主要是“土的天然含水量”、“夯击次数”、“夯锤落距”、“夯点布设规范性”，在施工过程中只要控制好它们，才能解决强夯沉降量控制的问题，经过现场及时补夯，孔隙比0.336、孔隙率25.2%、湿陷系数0.002（规范要求小于0.015）等参数满足要求。
3.2方案实施
（1）场地平整
施工作业前对强夯作业面进行清理并平整场地，对局部凸起或凹陷等不平整现象采用推土机进行整平，避免夯锤落下后倾斜影响强夯质量，压路机碾压平整后进行强夯施工。
（2）施工步骤
①测量原地面标高，放样夯击点位置；②强夯机就位，测量夯前锤顶标高，提升夯锤对准夯点；③夯锤提升到预设落距位置，夯锤脱钩自由下落，测量锤顶高程；④若夯锤倾斜时应及时将坑底回填整平；⑤连续夯击5～7次，最后两击的平均夯沉量＜5cm，夯击合格；⑥完成第一遍夯击，将夯坑用推土机填平并复测场地标高；⑦孔隙水压力大部分消散后按上述步骤进行副夯夯击；⑧采用700千焦满夯，达到锤印彼此搭接，每夯搭接长度为R/3，验收合格。
（3）试验检测
试验室在施工前对施工区域严格按照规范要求进行含水量检测，现场根据检测结果判定含水量是否满足强夯施工技术要求，确保强夯后地基承载力、压实度、湿陷性系数达到设计及规范相关要求，消除后续路基、路面衍生病害，为工程质量做保障。
①地基承载力
经检测夯前 K15+020右承载力平均值215.3 Kpa，K15+050中承载力平均值234.6Kpa，夯后K15+020右承载力平均值388Kpa，K15+050中承载力平均值401Kpa。
②压实度
表1 夯实前后压实度对比表
4 总结
通过对试夯结果分析，经过反复研究，本项目通过控制夯击次数、夯锤落地水平性、夯锤落距、夯点布设规范性等几个关键参数，达到特殊路基处理土体固结，消除黄土湿陷性，同时强夯沉降量综合合格率达到97%以上，保证了湿陷性黄土地基处理的工程质量，消除了后续路基、路面工后沉降质量隐患，为后续交工和创优奠定基础，同时也为企业的质量信誉作保障，同时为后续西北地区其他项目的湿陷性黄土路基处理提供宝贵经验。
参考文献：
[1]安鹏.强夯消除黄土湿陷性的有效加固深度研究[J].人民长江，2011，42（5）：66-69 .
[2]邵忠心.强夯地基处理有效加固深度的界定与作用[J].建筑施工，2008，9（11）：952-956 .
[3]李学亮.强夯法处理湿陷性黄土地基加固深度公式探讨[J].山西建筑，2003，29（17）：28-30.
[4]张义胜.强夯法处理湿陷性黄土路基工程应用[M].北京：人民交通出版社，2011，8.
论文作者:裴琼
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/31
标签：黄土论文; 路基论文; 孔隙论文; 西北地区论文; 承载力论文; 地基论文; 夯实论文; 《防护工程》2019年第4期论文;