摘要：本文结合新疆自治区公路建设中应用强夯、冲击碾压、重锤夯实处理湿陷性黄土地基，根据湿陷性黄土的工程特性、湿陷等级采用不同的地基处理方法，分别对强夯、冲击碾压、重锤夯实的加固原理和适用性进行了评价，介绍了强夯、冲击碾压和重锤夯实的施工工艺及质量控制措施。
关键词：湿陷性黄土地基；加固原理；适用性；施工工艺；质量控制措施
1、概述
由于湿陷性黄土的特性，致使公路路基常因处治方法不当或处理不彻底产生变形沉陷。如何确保黄土地区公路的正常使用，为车辆行驶提供安全、舒适的环境，避免黄土湿陷的发生产生以及路基变形等病害。本项目地基处理采用强夯、冲击碾压、重锤夯实加固来稳定湿陷性黄土路基，其地基处理效果明显，经济易行，设备简单，易于操作等，强夯、冲击碾压、重锤夯实处理方法已在新疆自治区湿陷性黄土地区的公路施工中得到广泛应用。对比分析强夯、冲击碾压、重锤夯实的加固原理及适用性及施工工艺，对后续优化地基处理方案，选择合理适用的施工方案具有重要的意义。
2 湿陷性黄土的特性
湿陷性黄土在上覆土层自重应力作用下，或在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土。湿陷性黄土结构排列比较疏松、接触连接点较少，构成一定数量的架空孔隙，并且接触连接处没有或只有少量固结物质，从而使其具有特殊的工程特性———湿陷。湿陷性黄土路基容易导致压缩变形和湿陷变形。公路路基及构造物引起的荷载，能够对湿陷性黄土产生压缩变形，随时间增长而变形减小，并很快趋于稳定。当湿陷性黄土地基被水浸泡后，会引起附加变形，导致地基局部下沉，产生不均匀沉降，对构造物形成较大的危害，从而影响路基的整体稳定性。
3 湿陷性黄土的处理方法
3.1湿陷性黄土处治具体原则
①Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性黄土、Ⅰ级自重湿陷性黄土及填土高度小于4m的Ⅱ级自重湿陷性场地可以采用25KJ冲击碾压处治。
②填土高度大于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土场地，Ⅲ、Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，采用强夯处置。强夯受限路段（机械无法入场地作业的沟壑底部及坡面）采用重锤夯实。
3.2湿陷性黄土处治措施
①强夯：填土高度大于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土场地，采用夯击能为1000KN.m的强夯处置。Ⅲ级自重湿陷性黄土场地，采用夯击能为1500KN.m的强夯处置。
②冲击碾压：Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性黄土、Ⅰ级自重湿陷性黄土及填土高度小于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土，采用25KJ的冲击碾压。
③重锤夯实：夯击能600～800KN.m，适用于地形限制，冲击碾无法进场作业的路段，或虽然能开展工作但路段长度小于200m，拖拉机加速受限，行使速度不能满足设计冲击能量的路段。采用逐点夯击方式施工，夯击后的地面整平后，采用小能量逐点夯击找平。
4 湿陷性黄土处治的原理
4.1强夯加固原理
强夯的加固原理：强夯法是反复将重锤提到高处使其自由下落夯击地基，利用重锤下落产生的冲击波使地基密实，强度提高，压缩性降低的一种地基处理方法。强夯法：又称动力固结法，是用起重机械将8t～40t夯锤起吊到6m～25m高度后，自由落下，给地基以强大的冲击能量的夯击，使土中出现冲击波和冲击应力，迫使土体孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效地基加固方法。强夯法的有效加固深度可达6～10m，实际应根据现场试夯或当地经验确定。一般情况下，对湿陷性等级为Ⅱ级以上自重湿陷性黄土，可采用强夯法进行处理。
4.2重锤夯实加固原理
重锤夯实与强夯从表面看，两者似乎是同一种地基处理方法，都是对地基进行夯实处理，只是重锤和落距不同而已，但从机理和效果看，其实是两种完全不同的方法。重锤夯实用小型夯锤夯击，能量较小，仅仅为土壤颗粒之间空隙的压密，在地基浅层形成一层较密实的硬壳。重锤夯实施工简便，但布点较密，夯击遍数多，施工工期相对较长。同时夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限（一般深1.2～2.0m）。如果土壤含水量控制不当，易夯成橡皮土，处理较困难。
4.3冲击碾压加固原理
冲击碾压工艺就是采用多边形冲击式压路机在冲击荷载作用下，对地基进行压实加固的工艺。冲击碾压的突出特点是其冲击碾压处理速度快，冲击压实机行驶速度为10km/h～15km/h，压实效果好。有效压实深度为1.5m，其影响深度可达4.0m。对于湿陷性等级为Ⅰ级～ Ⅱ级非自重湿陷性黄土和Ⅰ级自重湿陷性黄土，可采用冲击碾压处理。冲击压路机自重较大，与光轮压路机一样，自身的重力作用会对轮下土体产生一定的静压力，从而密实土体。冲击压路机产生振动作用的质量大，其整个工作轮和非圆型的接触面，加上较快的形式速度，对土体的冲击力非常大。根据击实效果分析，25KJ三边形压路机行驶速度为12km/h时，冲击力是同重光轮压路机压实力的25倍。
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5 湿陷性黄土地基处理的施工工艺
5.1强夯施工方案
强夯施工前，首先对场地进行平整、碾压，做好排除处理，查明地下管线和结构物，防止施工造成破坏。其次进行测量放样，放出场地边线和轴线，设置好水准基点，根据设计要求进行夯点的布置。
强夯施工应采用15t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机，起重时在臂杆端部设置辅助门架，防止落锤时机架倾覆。强夯采用主、副夯和满夯，第Ⅰ遍隔1点跳夯，第Ⅱ遍补第Ⅰ遍空隙，第Ⅲ遍补Ⅰ、Ⅱ遍空隙，点夯完成后，最后再以低能量满夯，达到锤印彼此搭接。主副夯间歇时间72小时，副夯、满夯间歇时间72小时。
夯点采用正方形布置，夯机就位后，将夯锤按设计夯击能起吊至预定高度，脱钩下落，放下钓钩测量锤底倾斜度，当倾斜度大于30°时，应将夯坑填平后再进行夯击，主副夯每点夯击4-6锤，并做好详细记录。满夯时，夯点彼此搭接1/4（锤底面积），夯后测量标高。
施工注意事项：施工前应检查锤重和落距，单击夯击能量应符合设计要求。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，坚决不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作员过往行人和车辆等的安全。施工前应对强夯段落进行核查，确保采用强夯路段远离建筑物至少50m以上，减少对临近建筑的影响，同时应根据施工情况，采取隔振、防震措施消除强夯对邻近建筑物的有害影响。路基强夯处理区四周挖排水沟及截洪沟，如遇雨季施工，以防雨水长时间浸泡强夯施工现场。另外强夯施工时挤出的水可利用排水沟汇聚后用抽水机外排。严格按照设计及试桩参数进行施工，夯锤应保持平稳，夯位准确，如夯坑内有积水须用泥浆泵排出。干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。当风力大于5级时，应停止强夯作业，以防机械倾倒，保证安全。
5.2重锤夯实施工方案
重锤夯实施工工艺同强夯施工，主要区别是重锤夯实相对夯击能较小，可以采用相对小的设备。重锤夯实施工前，必须在施工现场选择有代表性的路段进行试夯，检验拟定重锤夯实参数的加固效果，夯击遍数、夯击能量、安全距离及防护措施等，以指导大面积施工。确定和验证最佳夯击能、间歇时间、夯间距等参数。施工参数可根据典型施工区的检验结果进行调整。
5.3冲击碾压施工方案
冲击碾压施工工艺流程：准备工作→确定冲击段落→冲击碾压→中间检查→继续冲击碾压并观测→整平整形→振动碾压密实→检查验收。
压实机械推荐选用25KJ三边形冲击压路机，冲击碾压宽度不宜小于6m；施工前应选取代表性路段进行冲击碾压试验，确定压实速度、碾压遍数、施工工艺等参数，检验加固深度和效果；根据试验路的结果分析总结合理可行的施工工艺、检测方法及质量控制标准。冲击碾压距民用建筑具体不小于30m，对桥涵结构物不小于10m。施工时若发现设计方案受保护距离限制时，可采取以下两种措施：①开挖宽0.5m深1.5m左右的隔震沟进行隔震；②降低冲击压路机的行驶速度，增加冲击碾压遍数。
冲击碾压行驶速度宜在10～15km/h。若工作面起伏过大，应停止冲击碾压，用平地机刮平后再继续施工。冲击碾压施工场地附近的构造物，在冲击碾压前后由构造物的施工单位与冲击碾压施工单位共同派人进行观察、检查确认。发现异常情况应立即停止施工，调查分析其原因后应采取如增大保护区的范围、低速通过等措施。
施工中若出现“弹簧”现象，可暂停施工，待含水量降低强度恢复后再施工，但应注意观察冲击碾压效果。冲击碾压范围内的出入口应有醒目的安全标记，禁止无关车辆与闲杂人员出入。冲击碾压前应做好地面标高测设，以便核查下沉工程量。加固范围内的压实度必须满足一般路基及高填土路堤的压实标准。
碾压遍数及碾压速度必须符合设计及规范要求。碾压时含水量必须控制在最佳含水量±3%以内；冲击完成后经整平压实后表面必须平整密实、无轮迹、无松散、边线圆滑直顺；施工原始记录及检测资料齐全。
6 结语
在湿陷性黄土地基处理中，采用强夯、冲击碾压、重锤夯实处理，施工设备简单，处理效果较明显，质量容易控制。当路基附近存在有房屋或者存在易受到振动破坏的地段施工受限，可根据具体情况设置防振沟，必要时需采用换填等其他地基处理方式。冲击碾压相对强夯和重锤夯实来说，施工当原地面起伏明显，横纵坡较大，冲击碾压机械无法行驶，施工困难，当连续作业长度小于200m，无法保证冲击碾压行驶速度，难以达到处理效果，存在填挖交界处原地面纵坡较大，施工机械存在较大的安全隐患。强夯相对冲击碾压和重锤夯实来说，处理效果较好，处理深度较大，由于强夯吊锤质量较大，在崎岖地段机械设备进出较为困难。在具体施工时，需考虑湿陷性黄土的湿陷性等级、处理深度、现场地形地貌、施工成本等因素，选择合理优化的施工方案。
参考文献：
[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》 北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2]《地基处理手册》编写委员会.第2 版.北京：中国建筑工业出版社，2000.
[3]郑俊杰.地基处理技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.
[4]新疆维吾尔自治区公路建设标准化管理手册.
[5]公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）.
[6]公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）.
论文作者:苗世军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：黄土论文; 地基论文; 夯实论文; 自重论文; 重锤论文; 路基论文; 压路机论文; 《基层建设》2018年第3期论文;