強(qiáng)夯法及沖擊碾壓在高速鐵路濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

【摘要】近年來，我國高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展十分迅猛，在實際的建設(shè)過程中，由于越來越多的高速鐵路建設(shè)需在濕陷性黃土地帶進(jìn)行，這使得了人們對于高速鐵路濕陷性黃土路基處理重視程度越來越高。高速鐵路的建設(shè)，不僅關(guān)系著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，同時還對人們的出行安全有著最為直接的影響。因此，在實際的建設(shè)過程中，需采取有效措施做好濕陷性黃土路基的處理，以確保高速鐵路工程建設(shè)具有更高的質(zhì)量。本文主要對強(qiáng)夯法及沖擊碾壓在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供相關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；強(qiáng)夯法；沖擊碾壓；濕陷性黃土路基

1、前言

由于濕陷性黃土結(jié)構(gòu)松散，在遇到暴雨或外部壓力時，極易出現(xiàn)水土流失和地基沉降等現(xiàn)象。如果在實際的工程施工中，對于濕陷性黃土地基不能采取有效的措施進(jìn)行加固處理，那么整個工程的建設(shè)將會毫無質(zhì)量保證，進(jìn)而會引發(fā)一系列的事故。經(jīng)過多年的實踐研究表明，在對濕陷性黃土地基進(jìn)行處理時，運(yùn)用強(qiáng)夯法及沖擊碾壓，具有施工簡便、施工效果顯著等功效。下面對其具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2、強(qiáng)夯法及沖擊碾壓處理濕陷性黃土機(jī)理

強(qiáng)夯法也常稱動力加固法，為了提高軟土地基的承載能力，將夯錘提升到一定高度后自由落下，在強(qiáng)大沖擊波的作用下，壓縮土中孔隙，同時部分土體液化，使夯點周邊土體在一定范圍及深度內(nèi)出現(xiàn)裂縫，土體中孔隙水（氣）從裂隙順利排出，從而使土體迅速產(chǎn)生壓縮、固結(jié)，提高了土體承載力。強(qiáng)夯法在鐵路、公路、房屋等各工業(yè)與民用建筑的軟基處理方面應(yīng)用廣泛，強(qiáng)夯法通常適用于非飽和粘性土、砂性土、碎石土、雜填土及陷性黃土等軟弱地基的處理。具有施工簡便、設(shè)備簡易、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)易行、效果明顯等優(yōu)點。以往施工實踐表明，強(qiáng)夯法在處理濕陷性黃土方面也是效果顯著，其加固有效深度達(dá)10m以上，能夠清除黃土深層處的濕陷性。

沖擊碾壓是利用了非圓形的多邊形（三邊形或五邊形）對地表施以揉壓～碾壓～沖擊的綜合作用，以每秒兩次的低頻率高振幅沖擊壓實土體。使土體從表層至深層隨壓力波的傳遞而得到壓實。

3、強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土的技術(shù)研究

3.1初步確定強(qiáng)夯施工參數(shù)

強(qiáng)夯處理濕陷性黃土所采用的參數(shù)依據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)情況，項目對地基的質(zhì)量要求，并通過試夯來確定。強(qiáng)夯施工需要確定的主要參數(shù)有有效加固深度、單位夯擊能、夯點布設(shè)及施工順序、單擊夯擊數(shù)及夯擊遍數(shù)等。

（1）強(qiáng)夯設(shè)備及夯錘的選擇

采用履帶式起重機(jī)起吊夯錘，以保證在起落錘時起重機(jī)不會發(fā)生傾覆，并帶有自動脫鉤裝置。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗確定所需單點夯擊能，并結(jié)合既有機(jī)械設(shè)備情況，決定采用的夯錘重350kN，夯錘為底面積5m2的圓形形狀，高寬比為1：2.5，落距為10m～15m。

（2）有效加固深度

根據(jù)我國的實踐經(jīng)驗，強(qiáng)夯處理濕陷性黃土有效加固深度采用修正的梅納公式。

H1=aWh（1）

式中：H1為強(qiáng)夯處理濕陷性黃土的有效加固深度（m）；W為夯錘重量（kN）；h為夯錘提升高度（m）；a為與夯擊能及土體特性等因素有關(guān)的修正系數(shù)，通常取0.5。將錘重及落距代入（1）式得有效加固深度。

（3）夯擊點布置與間距

夯點間距通常依據(jù)本項目黃土特性及要求的有效處理深度并結(jié)合以往施工經(jīng)驗進(jìn)行布置。具體布置方法為：清除表土后，采用平地機(jī)平整地面，用壓路機(jī)靜壓1遍再設(shè)計位置布設(shè)夯點，并用石灰標(biāo)識夯點。

（4）單點夯擊遍數(shù)

按不同的夯擊遍數(shù)進(jìn)行試夯，以取得試驗參數(shù)，試夯擊數(shù)分別按6、8、10進(jìn)行。大面積強(qiáng)夯施工時，首先按單點夯擊遍數(shù)為6擊進(jìn)施工，如果最后兩擊夯沉量之和>15cm，之差>8cm。則增加單點夯擊遍數(shù)至滿足要求。夯擊遍數(shù)采用三遍，最后一遍為低落距滿夯，以夯實地基表層松土為目的。

3.2選取試驗進(jìn)行強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土的研究

選擇了長20m，加固寬度為25m的代表性區(qū)段進(jìn)行按初步確定的強(qiáng)夯參數(shù)進(jìn)行試夯，并鉆取地下不同深度的原狀土做室內(nèi)土工試驗，以測試土體物理力學(xué)指標(biāo)的變化情況，判定濕陷是否消除或有效加固深度是否滿足設(shè)計要求，以評價及驗證初步擬定的強(qiáng)夯參數(shù)在技術(shù)上是否可行性及經(jīng)濟(jì)上是否合理。當(dāng)試驗所得結(jié)果不能達(dá)到設(shè)計要求時，進(jìn)行有關(guān)參數(shù)調(diào)整（如夯錘質(zhì)量、落距、夯擊次數(shù)、夯點間距等），并重新進(jìn)行試夯。

3.3測試結(jié)果及分析

由試驗結(jié)果表明，經(jīng)對濕陷性黃土進(jìn)行強(qiáng)夯處理后，其土體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，物理力學(xué)性質(zhì)得到明顯改善，強(qiáng)夯增加了土體的干容重，顯著降低了土體孔隙比，增強(qiáng)地基承載能力，明顯降低了土體壓縮性，加固深度內(nèi)的黃土濕陷性系數(shù)均小于0.015，黃土已經(jīng)不存在濕陷性，強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土是技術(shù)可行的。

4、沖擊碾壓處理濕陷性黃土的技術(shù)研究

4.1沖擊碾壓處理濕陷性黃土技術(shù)要點

沖擊碾壓在場地清理、清表完成后進(jìn)行，如土體過干，提前灌水增濕，使土體含水量達(dá)到最佳含水量附近。土體過濕則適當(dāng)晾曬。因沖擊碾壓的沖擊力量巨大，碾壓時土體的含水量可比最佳含水量低5%及高3%，大大減少增濕及晾曬的工作量。為防止地面不平整而影響沖壓的最佳效果，每沖壓3～4遍后用平地機(jī)整平再繼續(xù)沖壓施工。沖壓施工完成后用光輪壓路機(jī)碾壓至路基壓實標(biāo)準(zhǔn)。

4.2測試結(jié)果及分析

由試驗結(jié)果表明，濕陷性黃土經(jīng)沖擊碾壓處理后，改善了土體性質(zhì)及結(jié)構(gòu)，減少了壓縮性，消除了濕陷性，達(dá)到了處理目標(biāo)。

結(jié)語：

綜上所述，由于我國地質(zhì)條件復(fù)雜，在進(jìn)行高速鐵路工程建設(shè)的過程中，經(jīng)常會遇到濕陷性黃土地基這一處理難題，對于這一問題不能得到妥善處理，那么勢必將會導(dǎo)致高速鐵路工程的建設(shè)質(zhì)量大打折扣。因此，采取有效的措施加以處理具有非常重要的現(xiàn)實意義。對于強(qiáng)夯法及沖擊碾壓技術(shù)的應(yīng)用，能夠明顯降低濕陷性黃土地基的壓縮系數(shù)和濕陷性系數(shù)，從而極大的加強(qiáng)了濕陷性黃土地基的穩(wěn)定性和承載力，這為高速鐵路工程建設(shè)具有更高的質(zhì)量打下了堅實的基礎(chǔ)，因此值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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