淺談濕陷性黃土路基填筑綜合補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)

張旭剛

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 榆次 030600）

目前，國內(nèi)外在濕陷性黃土路基施工中，多采用提高壓實(shí)效果、沖擊碾壓等方式進(jìn)行處理，但是單一的夯實(shí)方法不能有效提高濕陷性黃土路基的壓實(shí)度，沉降周期依然較長，且沉降量大。濕陷性黃土路基填筑綜合補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)，采用沖擊碾壓與強(qiáng)夯施工相結(jié)合的路基填筑綜合補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了濕陷性黃土路基的快速施工，有效地減少了工后沉降，與同類技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢。

1 工藝原理

黃土是由沙礫、粗粉粒、大孔隙膠結(jié)構(gòu)組成，黃土濕陷性是由于水和外力的作用產(chǎn)生的顯著附加下沉。采用沖擊碾壓、重錘夯實(shí)等技術(shù)方法對濕陷性黃土地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，路基每填筑三層進(jìn)行一次沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)施工，每填筑5 m進(jìn)行一次強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)施工。

2 工程概況

霍永高速公路是是山西省高速公路網(wǎng)“三縱十一橫十一環(huán)”主骨架第八橫的重要組成部分，是山西省中部地區(qū)西通陜甘寧、東達(dá)冀魯豫的重要戰(zhàn)略通道，由中鐵三局集團(tuán)有限公司負(fù)責(zé)施工?；粲栏咚俟稫120+507～K120+589段高填方段，該段路基填筑土體為I級濕陷性黃土，為確保路基施工質(zhì)量，消除5 m以內(nèi)土層的濕陷性，采用濕陷性黃土路基填筑補(bǔ)強(qiáng)施工技術(shù)處理。

3 施工工藝流程

清表、地基處理—填筑第一層—填筑第二層（同第一層工藝）—填筑第三層（同第一層工藝）—沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)—四、五、六層（工藝與第一、二、三層相應(yīng)）—填筑5 m采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)。

4 施工工藝控制關(guān)鍵技術(shù)

4.1 濕陷性黃土地基處理

4.1.1 沖擊碾壓處理濕陷性黃土地基

4.1.1.1 測點(diǎn)的平面布置

沉降量按定點(diǎn)沉降量檢測，每20 m設(shè)一個斷面，每個斷面設(shè)5個測點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 沉降觀測點(diǎn)

4.1.1.2 沖擊壓路機(jī)的碾壓方式

如圖2所示。

圖2 沖擊碾壓方式示意圖

4.1.1.3 施工工藝流程

地基表層清理（30 cm）—平地機(jī)整平原地面—放樣線路邊樁（坡腳外3 m）—布設(shè)地面沉降觀測點(diǎn)位—測量沖擊前原地面標(biāo)高—沖擊碾壓（沖擊5遍）—平地機(jī)整平—壓路機(jī)碾壓（弱振1遍靜土）—壓實(shí)度檢測、測量沖擊后原地面標(biāo)高—符合相應(yīng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后終壓收平。

4.1.1.4 沖擊碾壓施工

利用挖掘機(jī)、推土機(jī)進(jìn)行原地面表層清理（30 cm）后，平地機(jī)整平原地面，測量原地面標(biāo)高并布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，測量并記錄沉降觀測點(diǎn)的初始標(biāo)高，放樣路基中樁和坡腳邊樁線，并按設(shè)計要求向外加寬3 m。檢測原地面實(shí)際含水量時，如含水量偏大或偏小，采用晾曬或?yàn)⑺绞?，保證地基土的含水量在試驗(yàn)取得的最佳含水量的±2%左右。

沿線路方向沖擊碾壓范圍外側(cè)，開挖臨時排水溝，排水溝尺寸為60×60 cm，保證陰雨天氣路基原地面雨水排泄暢通，不浸泡原地面土層。

沖擊壓路機(jī)行駛兩次為一遍，其沖碾寬度4 m。每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以45°—φ/2夾角向土體內(nèi)分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距中央通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13 m。當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動0.2 m沖碾后，將第一遍的間隙全部碾壓。沖擊壓路機(jī)一般行駛按順時針與逆時針方向每隔幾遍進(jìn)行交換作業(yè)。

沖擊碾壓第5遍后，視場地平整度狀況，采用平地機(jī)和壓路機(jī)配合，進(jìn)行場地整平并碾壓、壓實(shí)度檢測和地面標(biāo)高測量。如檢測壓實(shí)度有一個點(diǎn)不符合90%的要求，則繼續(xù)進(jìn)行沖擊碾壓，每增加5遍進(jìn)行一次檢測，直至沖擊至20遍。沖擊過程中，隨時檢測原地面土樣含水量，不足時應(yīng)灑水供給，保證現(xiàn)場土質(zhì)含水量在土樣試驗(yàn)最佳含水量的±2%左右。

4.1.2 重錘夯實(shí)處理濕陷性黃土地基

第一，按設(shè)計樁位恢復(fù)中線及邊線，并放出夯實(shí)點(diǎn)位。

第二，標(biāo)出夯點(diǎn)位置，夯擊點(diǎn)以間距3.5 m梅花型布置，中心位置放白灰點(diǎn)，在路基范圍內(nèi)布置好夯擊點(diǎn)，在每個點(diǎn)都做好明顯的標(biāo)志，并把每一個夯擊點(diǎn)都做好編號，采用1，2的編號，以此類推（見圖3），然后開始重夯作業(yè)。

圖3 試夯點(diǎn)平面布置圖

第三，重夯施工機(jī)械采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)，采用錘重6 t，落距10 m，夯擊能量為600 kN·m，夯錘錘底直徑為1.7 m。

第四，第一遍夯擊編號為“1”的夯擊點(diǎn)，將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程。如果發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平；單點(diǎn)夯擊次數(shù)初步確定為6～8擊，在檢測最后兩擊的平均夯沉量不大于2 cm時，就可以結(jié)束這一點(diǎn)的夯擊。如單點(diǎn)夯擊次數(shù)8擊后，檢測最后兩擊的平均夯沉量大于2 cm時，則繼續(xù)夯擊，在最后兩擊的平均夯沉量不大于2 cm時，就可以結(jié)束這一點(diǎn)的夯擊，移機(jī)進(jìn)行下一編號為“1”的夯擊點(diǎn)。

第五，“1”號點(diǎn)全部夯擊完后，把地面大致整平，再夯擊“2”號點(diǎn)，工藝同“1”號點(diǎn)夯擊工藝。

第六，兩遍夯擊結(jié)束后，再將原地面大致整平，進(jìn)行滿夯，縱橫向搭接1/2D夯痕，按排進(jìn)行夯擊。

第七，用推土機(jī)將夯坑填平，并測量場地高程。

第八，確定的平均夯擊次數(shù)作為施工的夯擊次數(shù)。

第九，重夯施工過程中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)下列監(jiān)測工作：①開夯前檢查錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設(shè)計要求。②在夯擊前，應(yīng)對夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時糾正。重夯作業(yè)時，夯位要準(zhǔn)確，落錘要平穩(wěn)，夯擊中如發(fā)生坑底傾斜，要用原土補(bǔ)平后再進(jìn)行夯擊，夯點(diǎn)偏位過大的，應(yīng)糾正補(bǔ)夯。③在滿足停夯條件時，記錄每點(diǎn)夯擊次數(shù)及每擊下沉量。每次應(yīng)通過錘頂高程計算沉降量。④施工過程中，應(yīng)對各項(xiàng)參數(shù)及施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，有專人查看現(xiàn)場，設(shè)專人做好原始記錄。重夯過程中，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的彈簧現(xiàn)象時，要立即停止施工，報監(jiān)理工程師處理。

4.2 路基填筑

4.2.1 填土

自卸汽車的斗容20 m3，按照灑出的6 m×10 m的白灰方格網(wǎng)進(jìn)行自卸，并用推土機(jī)攤鋪，同時劃出攤鋪素土的邊線，嚴(yán)格控制一車一格的施工方法。

填料土含水量的填前控制，在取土場采用補(bǔ)水的方法提高土的含水量，修筑網(wǎng)狀水渠并澆水，使其均勻滲入土中，燜土一段時間后使用。

4.2.2 攤鋪

施工時，采用邊卸料邊攤鋪的施工方法。按照路基橫斷面全寬度縱向平行攤鋪，填土松鋪厚度擬控制在35 cm。在工作面上沿橫斷面卸兩排土?xí)r，推土機(jī)開始攤鋪，均勻地攤鋪在要求的寬度上，路基每側(cè)增加50 cm的超寬寬度，松鋪厚度由技術(shù)員檢查每個斷面的左、中、右控制樁，并隨身攜帶一個卷尺隨機(jī)檢查，初步控制松鋪厚度。當(dāng)上完土后，由現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人按每個斷面3個點(diǎn)布置高程測點(diǎn)，由測量工程師檢測高程，最終控制松鋪厚度。

4.2.3 整平

4.2.3.1 粗平

用推土機(jī)進(jìn)行粗平，粗平后由人工對填料進(jìn)行檢查，對雜物進(jìn)行清除。對于粗平后路基局部欠土的部位需人工填平。粗平后，應(yīng)使路基表面基本平整、平順。

4.2.3.2 精平

粗平滿足施工要求，以推土機(jī)預(yù)壓后由測量人員跟班作業(yè)，經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人按每個斷面3個點(diǎn)布置高程測點(diǎn)，由測量工程師檢測高程，根據(jù)測量結(jié)果在路基表面用白灰做成標(biāo)高控制點(diǎn)，然后用平地機(jī)進(jìn)行二次找平（即精平），以達(dá)到與白灰點(diǎn)相同水平高度為宜。對于標(biāo)高不夠的地區(qū)，用平地機(jī)或人工進(jìn)行填補(bǔ)，精平后，面層應(yīng)平整、厚度均勻，以保證壓路機(jī)的碾壓效果。

精平后，由質(zhì)檢工程師對攤鋪層的厚度、尺寸、平整度進(jìn)行自檢，合格后再上報現(xiàn)場監(jiān)理工程師復(fù)檢。試驗(yàn)人員測定出現(xiàn)場填土含水量，與最佳含水量12.6%進(jìn)行對比，填土含水量控制在最優(yōu)含水量的±2%。如果含水量偏低時，采用灑水車進(jìn)行補(bǔ)水（或取土場灑水補(bǔ)充的方式），靜置一段時間，待水滲入填土層后，檢測土體含水量。滿足含水要求時，即可進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。

4.2.4 碾壓

①直線段碾壓由路基兩側(cè)同時向路基中心進(jìn)行碾壓，曲線段超高地段由曲線內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓，縱向進(jìn)退式進(jìn)行。②碾壓時，要先用壓路機(jī)靜壓，然后由高頻振動碾壓，最后壓路機(jī)靜壓收面結(jié)束。振動壓路機(jī)的碾壓行駛速度開始時宜用慢速，最大速度不宜超過4 km/h；橫向接頭重疊0.4～0.5 m，前后相鄰的兩區(qū)段（碾壓區(qū)段之前的平整預(yù)壓區(qū)段與其后的檢驗(yàn)區(qū)段）宜縱向重疊1.0～1.5 m，應(yīng)確保無漏壓、無死角、碾壓均勻。③碾壓完畢后，由試驗(yàn)人員進(jìn)行壓實(shí)度檢測，合格后報監(jiān)理工程師抽檢，不合格時進(jìn)行補(bǔ)壓，直到合格為止。④填筑路基分段施工時，其交接處不在同一時間填筑時，先填段按1∶1坡度分層預(yù)留臺階，臺階寬度不小于1 m。如兩段同時施工，則分層相互重疊搭接，搭接長度不小于2 m。

4.3 沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)施工

4.3.1 施工方法

為了提高三層路基的壓實(shí)度，消除黃土的濕陷性，保證路基的穩(wěn)定性，路基每填筑三層進(jìn)行一次沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)施工。

4.3.2 沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)施工

4.3.2.1 施工工藝流程

布設(shè)路基沉降觀測點(diǎn)位—測量沖擊前路基標(biāo)高—沖擊碾壓（沖擊20遍）—平地機(jī)整平—壓路機(jī)碾壓（弱振1遍靜土）—壓實(shí)度檢測、測量沖擊后路基標(biāo)高—符合相應(yīng)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后終壓收平。

4.3.2.2 沖擊碾壓施工

測量路基標(biāo)高并布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，測量并記錄沉降觀測點(diǎn)的初始標(biāo)高，放樣路基中樁和坡腳邊樁線，并按設(shè)計要求向外加寬50 cm。

沖擊壓路機(jī)雙輪各寬0.9 m，兩輪內(nèi)邊距1.17 m，行駛兩次為一遍。每次沖擊力按沖碾輪觸地面積邊緣與地表以45°—φ/2夾角向土體內(nèi)分布土壓力。每遍第二次的單輪由第一次兩輪內(nèi)邊距中央通過，形成的理論沖碾間隙雙邊各0.13 m，當(dāng)?shù)诙榈牡谝淮蜗騼?nèi)移動0.2 m沖碾后，即將第一遍的間隙全部碾壓。第三遍再回復(fù)到第一遍的位置沖碾，依次進(jìn)行至最終遍數(shù)。沖擊壓路機(jī)向前行駛在縱向沖碾地面所形成的峰谷狀態(tài)，應(yīng)以單雙兩遍為一沖壓單元，當(dāng)雙數(shù)遍沖壓時，調(diào)整轉(zhuǎn)彎半徑，達(dá)到對形成的波峰與波谷進(jìn)行交替沖碾，使地面峰谷減小，表面接近平整。沖擊壓路機(jī)一般行駛按順時針與逆時針方向每隔幾遍進(jìn)行交換作業(yè)。

沖擊碾壓第20遍后，平地機(jī)和壓路機(jī)配合進(jìn)行場地整平并碾壓，進(jìn)行壓實(shí)度檢測和地面標(biāo)高測量。沖擊過程中，隨時檢測原地面土樣含水量，不足時應(yīng)灑水供給，保證現(xiàn)場土質(zhì)含水量在土樣試驗(yàn)最佳含水量的±2%左右。

4.4 強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)施工

為了提高路基下一定深度內(nèi)的土體強(qiáng)度，使沉降周期縮短，防止工后沉降，路基每填筑高度達(dá)到5 m進(jìn)行一次強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)施工。

4.4.1 強(qiáng)夯施工工藝

①夯擊點(diǎn)位的布設(shè)為同排夯點(diǎn)交錯夯擊，設(shè)備后退的施工方法完成第一遍夯擊；第二遍夯擊時，對第一遍夯點(diǎn)間的間隙進(jìn)行第二遍夯擊。按要求布設(shè)夯擊點(diǎn)位，并測量夯前的場地高程。②機(jī)具定位。根據(jù)已放設(shè)好的夯擊點(diǎn)位，移動打夯機(jī)到指定的夯位就位，夯錘對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，并測量夯前錘頂高程。③起吊、夯擊。夯擊時，起重機(jī)起吊20 t重夯錘至10 m高度，然后夯錘脫鉤自由下落至夯擊點(diǎn)，完成一次夯擊。④測量錘頂高程。如果坑底傾斜，應(yīng)及時平整夯坑，用砂土將坑底整平才能進(jìn)行下一次夯擊，及時測量每次夯擊后的錘頂高程，并與夯前錘頂高程進(jìn)行比較。⑤完成所有夯擊點(diǎn)的夯擊及夯擊遍數(shù)。按規(guī)定完成所有夯擊點(diǎn)的夯擊及夯擊遍數(shù)。最后一擊夯沉量不大于5 cm。⑥低夯滿夯拍。采用低夯滿夯拍，將場地表層松土夯實(shí)。⑦測量夯后場地高程。及時測量夯后的場地高程，并與夯前的場地高程進(jìn)行比較。

4.4.2 夯擊方法

夯點(diǎn)布設(shè)完畢，按施工夯擊次序要求依次夯擊完成為第一遍。第一遍夯擊次序?yàn)橥藕稽c(diǎn)交錯夯擊，設(shè)備后退方法。對第一遍第一次夯擊點(diǎn)進(jìn)行夯擊時，在夯擊前和夯擊后測量夯點(diǎn)處和夯點(diǎn)周圍地面標(biāo)高，每擊一次測量一次。每點(diǎn)進(jìn)行6擊并要求最后二擊貫入度小于5 cm。完成第一遍夯擊后，用推土機(jī)填平夯坑，并測量場地高程。

第一遍夯擊后，對第一遍夯點(diǎn)間的間隙進(jìn)行第二遍夯擊。進(jìn)行每點(diǎn)6擊并要求最后2擊貫入度小于5 cm，記錄好夯擊遍數(shù)、夯坑深度、貫入度。第二遍夯擊完畢，再以低能量滿夯一遍。最后，用推土機(jī)和重型壓路機(jī)進(jìn)行場地平整碾壓。

5 結(jié)束語

通過該技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了濕陷性黃土路基填筑的快速施工，在整體工期緊張的形勢下，不但保證了路基的穩(wěn)定性，而且縮短了路基填筑的工后沉降周期，確保了工程按期完成，贏得了建設(shè)、監(jiān)理單位的好評，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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[2]付曉光，薛相濤，閆小兵.強(qiáng)夯技術(shù)在濕陷性黃土路基施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009（08）.

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