湿陷性黄土路基的处理及质量控制

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【摘要】首先说明了夯实法的作用机理，结合实际工程，介绍了强夯施工在湿陷性黄土路基处理中的应用以及质量控制，实践证明，强夯法在湿陷性黄土路基处理中效果明显。
【关键词】强夯法湿陷性黄土施工工艺
强夯法又被称为“强力夯实法”或“动力固结法”，这种方法是将一定重量的夯锤反复提升到一定高度，锤自由降落，依靠其所产生的巨大冲击和振动能量，提高地基的承载力，改善其特性，达到降低土体压缩性的目的。目前，在工程施工中主要应用于构造物地基处理，路基软弱地基处理等项目。
l工程概况
某高速公路N4合同段为湿陷性黄土路基，具有自重湿陷性。表层为褐黄色黄土状粉土，局部地段夹黄土状粉质粘土薄层或透镜体湿陷系数为O．048一O．09l，湿陷起始压力为27～153kPa。厚度为5—6m。因黄土状粉土固结性差，承载力低，遇水后抗剪强度迅速衰减，工程性质较差。根据工程现场实际情况，通过多种处理方案进行对比、分析，确定采用强夯法处理该段湿陷性黄土路基。在大面积的强夯施工前先进行试夯，试验段位置为N4+520一N4+。720。
2施工参数及设备的选择
2.1 有效加固深度
湿陷性有效加固深度按Menard公式进行计算：
H=K•(M．h／10)0.5其中，K为有效加固深度修正系数，对于湿陷性一般取o．45～0．60，本段取o．55；M为锤重(kN)；h为落距(m)。根据选用机械设备代入求得有效加固深度为7．78m，大于本段湿陷性黄土层厚度。
2.2 夯击点布置
采用圆形夯锤，夯点采用梅花形和正方形两种布置。其中夯点为正方形网格布的，为使夯能充分传递到地基深层，夯点中心距离取2倍锤径8 m，其顺序为先按8 m间距依次完成第一遍，第二遍选用已夯点间隙，依次补点夯击，以下各遍均在中间补点，最后以低能满夯两遍，锤印应彼此搭接，表面平整。
2.3 夯击次数
本段现场夯击试验分别按4次，5次，6次进行夯击，经过试夯测得夯击与夯沉量之间的关系：夯4击后地基总夯沉量53cm，周边隆起36㎜，最后2击平均夯沉量52mm；夯5击后地基总夯沉量58cm，周边隆起33ram，最后2击平均夯沉量48mm；夯6击后地基总夯沉量62cm，周边隆起31mm，最后2击平均夯沉量44mm。按一般要求最后2击平均夯沉量不大于50ram即5遍就可以满足要求，为确保夯实质量，选用6击进行控制。
2.4 夯击遍数
本段夯击强夯遍数为4遍，此4遍为“间夯”，最后再以低能量满夯2遍，满夯的目的是将松动的表层士夯实。
3施工机械的选择
一般采用大吨位的履带式起重机，其稳定性好，行走方便。夯锤一般选用15T、20T圆柱体夯锤，夯锤中设置4个对称上下贯通排气孔，以消除夯锤下落中产生的气垫并减少起吊夯锤时土的吸力。
4工艺工序
(1)清理并平整施工现场。
(2)夯点放线，用石灰或木桩标明第一遍夯点位置，并测量地面高程。
(3)起重机就位，使夯锤对准夯点位置，测量夯锤锤顶高程并做好记录。
(4)将夯锤起吊到预定高度，夯锤自由下落到夯点，若发现坑底倾斜面造成夯锤歪斜时，
应及时将坑底整平。
(5)测量人员测量夯后锤顶高程，计算出夯后沉降量并做好记录。
(6)最后两击平均夯沉量≤5cm时，移动履带吊位置，进行下一个夯点，直至完成第一遍
全部夯击。强夯过程中使土的含水量处于最佳状态，对每一夯点的夯击能、夯击次数及夯后沉降量做好详细记录。
(7)每个夯点完成后，进行满夯，满夯为低能夯，单点击数为一击，夯点彼此搭接1/4。
(8)每一段强夯均按设计图纸布置夯点，每夯点按设计夯击点数，对照原始记录确保无漏
点、无少击现象。
(9)满夯完毕后平整场地，并压实，测量路基高程和宽度。
5施工质量控制与注意事项
5.1 强夯的质量控制点
通过试夯确定施工参数，如夯锤重量、夯锤落距、单点总夯击能、夯点距离、间歇时间、
夯击遍数及有效加固深度。
夯锤必须平稳自由下落，若倾斜下落或坑底面倾斜，能量损耗大，且夯击中心易改变，影响工程质量，满夯时，能量不宜过大，夯印彼此搭接不留空档，否则局部地段得不到加固，出现死角。
5.2 注意事项
(1)每班作业前必须检查自动脱钩装置、平衡支架、钢丝绳及连接杆件等有无变形和损
伤，如有异常情况应及时予以处理。
(2)吊车移动和停置的地面应大致平整，坚实。禁止荷锤行走。吊车停置就位时，需检查
基坑边坡的稳定性，距离边缘太近要加固。要注意场地周围高压线、临时照明线及邻近的既有工程，施工中要与其保持足够的安全距离。
(3)重锤起吊后严禁人员从吊杆及锤下方通过，并禁止在紧靠吊车周围站立。当重锤上升
接近脱钩高度时，吊车司机注意力要高度集中；重锤脱钩中，吊车要停止卷扬(司机须提前握好操纵杆，免得临时操作失误)。重锤升到规定高度不能脱钩时，指挥人员须立即发出停车信号，并将重锤缓慢放下，待判明原因后进行处理。重锤上升中途不要急刹车和紧急落锤，以免吊车倾覆。
(4)当钓钩还在较大摆动时。挂钩人员不得上锤顶作业。进行挂钩作业时，必须思想集
中、配合默契，防止撞击、挤压。挂钩必须挂牢固、卡紧，并注意检查脱钩钢丝绳等是否有死结或缠绕在其它物件上。
(5)夯击过程中若由于夯坑底部倾斜，需要填土整平时，重锤吊离地面高度不得大于lm；
并要待重锤停稳后方可填土。填土时不得将脚、手及铁锨等伸进重锤底下，防止重锤下落伤人。
在每一夯击点进行施夯前，应清除地面上的石子，并视情况适当洒水，以防尘土飞扬。吊车操作室风挡玻璃前应设置一面钢丝防护网或防护罩。
(6)因强夯震动大，应在施工过程中定期检查附近的易受震变形的建筑物及较近的边坡或陡坎的稳定性。
5.3 检测方法
检测采用标准贯入、瑞雷波试验，确定地基承载力等指标。若强夯效果不能满足设计要求时，须进行补夯。主要检测指标为压实度和承载
力。
5.3.1 压实度检测
在每500—1000㎡面积内任选3处，自夯面向下每隔50—100cm采用灌砂法测定土的压实度等指标。由于部分路段处理土层较厚，开挖后检测深层土层的压实度。经过试验得出，强夯后土层密实度比处理前提高了3％～8％，能满足公路路基压实度的要求。
5.3.2 承载力检测
强夯结束后一个月，分别采用平板载荷试验和动力标贯对强夯后的地基承载力进行检测。
（1）平板载荷试验。对两点进行载荷试验，采用1．0m×1.0m承压板，由百分表量测沉降。由于不需要作地基的破坏检测周此施加的载荷仅为设计承载力140kPa的2倍，需施加的最大荷载量为280kN，分10级加载。
（2）动力标贯检测。对沿线地段进行20个动力标贯自检和18个动力标贯抽检，每10cm夯锤击数均大于3击，平均击数10.2击，承载力在140～160kPac．说明经过强夯处理后，地基土明显密实，承载力大幅度提高。
6 强夯效果
本段强夯处理湿陷性黄土地基65996m2,夯完待孔隙水压消散后采用静力触探或标准贯人度(N63.5)检验，并对地基加固效果进行了检测。检测结果表明：干容重提高，地基土挤压密实，设计处理深度以内地基土的湿陷性完全消除，地基土的承载力提高两倍以上。