重夯法在濕陷性黃土路基處理中的應(yīng)用

雷帥英 張高峰

摘 要：重夯法是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的地基處理方法，具有工藝簡單、操作方便、成本低、效率高的特點(diǎn)，在地基處理工程中得到了廣泛的使用。本文結(jié)合具體工程案例，對濕陷性黃土路基處理中重夯法的應(yīng)用及質(zhì)量控制進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：重夯法；濕陷性黃土路基；工作機(jī)理

濕陷性黃土，是指在黃土的自重的作用下，或者是自重應(yīng)力和附加應(yīng)力的共同作用下因?yàn)楸凰疂矟裰?，它的結(jié)構(gòu)遭到破壞，因而發(fā)生變形。濕陷性土，屬于一種特殊土質(zhì)。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性。在濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時，就必須要考慮到由于土質(zhì)的濕陷性對地基造成的不穩(wěn)定的影響，地基濕陷可能會引起由于附加沉降應(yīng)力對地基的穩(wěn)定性，對施工項(xiàng)目造成巨大的危害，對施工項(xiàng)目的安全也造成了很大的威脅，所以，對濕陷性黃土地區(qū)的地基處理就顯得尤為重要。選擇正確有效地方法進(jìn)行處理，避免因地基濕陷給施工項(xiàng)目造成危害是我們當(dāng)前的首要任務(wù)。重夯法具有施工速度快、施工機(jī)械操作簡單及擊實(shí)效果良好等優(yōu)勢，在濕陷性黃土路基施工中選取該施工技術(shù)，不僅能夠提高填筑層密實(shí)度，還能增強(qiáng)地基強(qiáng)度，因此在公路路基施工中得到了廣泛應(yīng)用及推廣。

一、重夯法的工作機(jī)理

重夯實(shí)際上是勢能轉(zhuǎn)化為動能 ，對地基或結(jié)構(gòu)物基底進(jìn)行處理的一種方法 ，它與強(qiáng)夯的本質(zhì)區(qū)別在于錘的質(zhì)量小 ，適用于夯實(shí)淺層地基。它是將一定重量的重錘以一定的落距給地基以沖擊和振動 ，對地基施加強(qiáng)大的沖擊力 ，從而達(dá)到提高地基土的強(qiáng)度 ，降低壓縮變形 ，改善振動液化 ，消除黃土的濕陷性。夯擊能傳送到地基的能量主要是壓縮波、剪切波和瑞利波合力作用而成 ，壓縮波使土體孔隙壓力增大 ，并使土顆粒發(fā)生錯位 ，剪切波則引起橫向位移 ，瑞利波與剪切波共同作用使土顆粒間受到剪切 ，同時使土體密實(shí)。

夯擊的過程可分為四個階段 ：第一階段是夯擊能的轉(zhuǎn)換 ，使土體中的氣體排出 ，孔隙水壓力上升伴隨著土體強(qiáng)制壓縮或被振動密實(shí) ；第二階段是土體產(chǎn)生液化或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞 ，表現(xiàn)為土體強(qiáng)度降低和抗剪強(qiáng)度的發(fā)展 ；第三階段為滲透性能改變 ，土體裂縫發(fā)展 ，土體強(qiáng)度增加 ，排水固結(jié)壓密 ；第四階段為觸變恢復(fù)并伴隨固結(jié)壓密 ，包括部分自由水變薄膜水 ，土體強(qiáng)度繼續(xù)提高。由于巨大的沖擊力超過土的強(qiáng)度 ，使土體產(chǎn)生破壞 ，從而產(chǎn)生較大的瞬時沉降 ，土體被豎向壓密。

二、工程概況

某公路工程施工標(biāo)段長度為4.4km，起止樁號為K16+450～K20+850，其中存在大量濕陷性黃土，路段起止樁號為K20+350～K20+850。濕陷性黃土是指飽和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的黃色土，在自重壓力等作用下，經(jīng)水浸濕，將急速損壞土結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生嚴(yán)重下沉情況。其特性將危害結(jié)構(gòu)物，導(dǎo)致路基、結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生嚴(yán)重沉降、傾斜現(xiàn)象，甚至對其安全使用性造成嚴(yán)重影響。為將濕陷性黃土的缺陷消除，達(dá)到地基承載力提高，及地基應(yīng)力條件改善的目的，必須采取科學(xué)有效的方式進(jìn)行處理。本文選取重夯法處理濕陷性黃土路基，要求根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，確定夯點(diǎn)布置、夯擊深度、夯擊次數(shù)等參數(shù)。其中夯擊能600Kn.m重夯面積12552.8㎡。相比基礎(chǔ)外邊緣寬度，重夯基礎(chǔ)處理范圍應(yīng)多出2m左右，處理前應(yīng)先平整場地，在30cm以上控制清基厚度。

三、濕陷性黃土路基施工中重夯法的應(yīng)用

1、重夯試驗(yàn)

為確保施工質(zhì)量及安全，應(yīng)在施工前完成現(xiàn)場試驗(yàn)，將地表下方黃土狀重粉質(zhì)壤土層濕陷性消除，并對重夯施工參數(shù)進(jìn)行確定，為大面積施工提供依據(jù)。根據(jù)工程實(shí)際情況，選取1臺40t起重機(jī)，配備圓形夯錘，其材料為鑄鋼材料，主要構(gòu)成部分為底盤、中間塊與頂板，底板可焊接外殼形成一個整體。12t為重夯夯錘重量，2.5m為夯錘底面直徑。600Kn.m夯擊能落距6m，需滿夯布置夯擊點(diǎn)，夯擊遍數(shù)為6遍。

2、清理及平整場地

重夯法也被叫做動力固結(jié)法，其作用機(jī)理為利用重錘自由下落，重力夯實(shí)土體，以此達(dá)到土地強(qiáng)度增加，及壓縮性降低的目的。重夯施工前期，必須先清理平整施工場地，詳細(xì)了解場地內(nèi)的各種構(gòu)建物，如地下管線等，選用切實(shí)可行的措施進(jìn)行處理，防止重夯施工造成不必要的損壞。在場地平整施工中可配備一臺160型推土機(jī)進(jìn)行施工。除此之外，還需及時清理干凈夯坑或場地內(nèi)的積水，并對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件、持力層埋層深度進(jìn)行勘察，安裝設(shè)備及設(shè)備就位需具備穩(wěn)固性，避免施工過程中出現(xiàn)位移現(xiàn)象。

3、測量放樣

施工區(qū)域周圍邊線可選取全站儀放出，根據(jù)設(shè)計(jì)斷面在夯實(shí)處理范圍內(nèi)將左右邊線放出。在加密施工區(qū)域做好斷面加密放樣施工，并將石灰線撒出，做好標(biāo)識，施工段內(nèi)，需嚴(yán)格按照渠道中心線放樣夯點(diǎn)中心部位，并做好夯點(diǎn)測量及記錄工作。在夯區(qū)30m外區(qū)域進(jìn)行標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置，并對所有夯點(diǎn)相對標(biāo)高進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

4、重夯施工

開挖平整路基基礎(chǔ)后，即可按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行重夯施工，要求嚴(yán)格遵循試驗(yàn)重夯施工范圍、夯擊點(diǎn)布置、間距等相關(guān)參數(shù)確定夯擊施工工序。本工程選取滿夯法施工，夯擊遍數(shù)為6遍。利用履帶式起重機(jī)進(jìn)行施工，要求夯錘與夯點(diǎn)位置對準(zhǔn)，夯擊施工中各次夯錘提升高度應(yīng)滿足6m需求，待夯錘與預(yù)定高度相近時，需適當(dāng)暫停，防止夯錘擺動，隨后再次提升，直到脫鉤下落。各次夯擊施工中，應(yīng)保證落錘穩(wěn)定，如夯坑內(nèi)夯錘落下存有出入，且傾斜角度在30°以上，應(yīng)及時填平夯坑，隨后進(jìn)行下次夯擊。

根據(jù)具體施工規(guī)定，在第一篇夯點(diǎn)夯擊結(jié)束后，可對夯坑、土體高程進(jìn)行測量，并對夯沉量、地面隆起量進(jìn)行確定，隨后通過推土機(jī)填平夯坑，并對夯擊后場地高程進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

四、濕陷性黃土路基施工中重夯法質(zhì)量控制

1、滿足夯擊遍數(shù)需求后，必須在20mm以內(nèi)控制兩擊相對平均夯沉量，避免過大隆起問題不會出現(xiàn)在夯坑附近地面。待完成夯擊施工后，即可回填、平整夯坑。選取推土機(jī)向坑內(nèi)推入夯坑附近的土體，隨后選取振動碾對表層松土進(jìn)行碾壓，消除輪跡，保證表面整平，完成以上作業(yè)后需對夯實(shí)后的路段高程進(jìn)行測量。

需連續(xù)進(jìn)行夯擊，如具有較多夯擊次數(shù)時，必須在10cm以內(nèi)控制夯擊錘印重疊偏差。如積水問題存于夯坑內(nèi)，需做好排水工作，防止產(chǎn)生彈簧土。

2、夯實(shí)施工前，必須對錘重、落距等進(jìn)行詳細(xì)檢查，保證單擊夯擊能量滿足施工規(guī)范規(guī)定。并及時復(fù)核夯點(diǎn)放線情況，完成夯擊作業(yè)后，需對夯坑位置進(jìn)行詳細(xì)檢查，如出現(xiàn)偏差、漏夯等問題，需及時進(jìn)行改正。

3、夯實(shí)過程中，必須對所有測試數(shù)據(jù)、施工記錄進(jìn)行詳細(xì)檢查，如與施工規(guī)范規(guī)定不符，則需及時采取行之有效的方式進(jìn)行處理。按照土性原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)等進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。完成施工3d后，間隔1m由夯面到其下方3m深取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，并對土的干密度、含水率及濕陷系數(shù)等進(jìn)行測定。要求在0.015以下控制3m處理深度土層濕陷系數(shù)。

五、結(jié)束語

總之，濕陷性黃土地基是公路工程路基施工中常見的不良地質(zhì)條件，此類土體具有較高壓縮量，且強(qiáng)度、承載力及穩(wěn)定性差，必須采取相應(yīng)處理措施。重夯技術(shù)施工效率高，地基處理效果良好，能夠達(dá)到最佳路基加固作用。在具體施工應(yīng)用中，需充分掌握該項(xiàng)技術(shù)的操作規(guī)范，嚴(yán)格遵循相關(guān)工藝流程，確保路基施工質(zhì)量，提高公路工程的穩(wěn)定性及安全性。

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