黃春麗

(河北承德承朝高速公路管理處)

1 沿線地質(zhì)狀況及分析

承朝高速公路主線全長(zhǎng)110.479 km，地處黃土高原區(qū)，局部路段屬于第四紀(jì)歷經(jīng)多次黃土堆積和侵蝕作用，形成了塬、梁、峁、溝壑縱橫的黃土地貌。受長(zhǎng)時(shí)間的水土流失和雨水侵蝕的影響，沿線由東向西部分地貌存在河灘灘地、一級(jí)階地、二級(jí)階地。河漫灘灘地層上覆蓋0～1.0 m黃土類土，下為2.0～6.0 m卵礫石土層，再下為砂巖或砂頁巖互層;一級(jí)階地上覆蓋1.0～2.0 m黃土類土，下為2.0～6.0 m卵礫石層，再下為砂巖或頁巖互層;二級(jí)階地上覆蓋2.0～7.0 m黃土類土，下為2.0～6.0 m卵礫石層，再下為砂巖或砂頁巖互層。

經(jīng)過地質(zhì)鉆孔及取樣實(shí)驗(yàn)分析，全線40 km處于河灘灘地或一級(jí)階地上，屬于輕微濕陷路段;有6.28 km處于二級(jí)階地，其中有6段計(jì)3.17 km屬于中等濕陷路段。中等濕陷性黃土的主要特征是粉粒土比例大、多孔隙、遇水濕陷、承載力降低，濕陷系數(shù)0.015～0.07，濕陷量13.2～40.5 cm，天然含水量7.0% ～21.3%，濕陷厚度1.10～4.0 cm，孔隙比0.843～1.279，液限13.2% ～18.4%，標(biāo)準(zhǔn)干密度1.842～1.877g/cm3。這種土質(zhì)采用一般常規(guī)壓實(shí)設(shè)備不易被壓實(shí)，且有不同程度的反彈現(xiàn)象。如不處理，不僅會(huì)使路基沉降，并將使結(jié)構(gòu)物發(fā)生不同程度的沉降、傾斜、開裂，甚至影響到結(jié)構(gòu)物的安全和使用。

濕陷性黃土地基處理的目的是減少土的滲水性、壓縮性，控制其濕陷性的發(fā)生，部分或全部消除它的濕陷性。針對(duì)延塞高速公路不同路段的濕陷性，除采取設(shè)置防水、排水措施，并將輕微濕陷路段原地基的壓實(shí)度提高到90%以上，并并進(jìn)行局部換填處理外，對(duì)中等濕陷路段、零挖路段及填方高度大于4 m的路段地基，從經(jīng)濟(jì)、施工條件、工程進(jìn)度和處理效果等方面分析確定進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

2 強(qiáng)夯施工的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)的確定

強(qiáng)夯法是根據(jù)巨大的沖擊能而獲得深層壓實(shí)效果的方法。這種方法是將重錘提高到一定高度后自由落下，多次重復(fù)夯擊地面，使地基土在巨大的沖擊能作用下，產(chǎn)生很大的動(dòng)應(yīng)力和沖擊波，致使土中孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)周圍一定深度內(nèi)產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水、排氣通道，使土體內(nèi)的水分和空氣順利逸出，土體隨著固結(jié)，從而在有效影響深度范圍內(nèi)提高土基強(qiáng)度，降低土籍壓縮性，消除黃土的濕陷性。

按照一般規(guī)則，在強(qiáng)夯前初步作出了強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)并預(yù)定出相關(guān)參數(shù)，然后通過事前實(shí)驗(yàn)以確定施工設(shè)計(jì)和參數(shù)。高速公路最終確定的施工控制參數(shù)如下:

(1)加固深度。根據(jù)有關(guān)資料和冀北山區(qū)地區(qū)其他公路的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選擇了強(qiáng)夯的有效加固深度為3～4 m，影響深度可達(dá)5 m。

(2)單位夯擊能。根據(jù)土壤類型和選擇的有效加固深度確定夯擊能為800 kN·m。為此選用的夯擊機(jī)械為履帶吊車及自動(dòng)脫鉤裝置，夯錘為帶氣孔的圓柱形10t鐵錘，錘的底面積為4.9 m2，錘的落距為8 m。

(3)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)是通過現(xiàn)場(chǎng)試夯的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定的。試夯時(shí)以能使土體豎向壓縮最大、而側(cè)向位移最小，并同時(shí)能以滿足規(guī)范規(guī)定的“最后兩擊平均夯沉量不大于50 mm，夯坑周圍不發(fā)生過大隆起;不因夯坑過深發(fā)生起錘困難”為原則，經(jīng)試夯分析確定夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)在4～9次時(shí)即可達(dá)到最好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

高速公路不良地質(zhì)路段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況基本是三層，即上層為黃土類土的覆蓋層，中層為卵礫石土層，下層為砂巖或砂頁巖互層。根據(jù)這條路上強(qiáng)夯的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，夯擊點(diǎn)的夯擊次數(shù)與覆蓋層的厚度有很大關(guān)系:當(dāng)覆蓋層厚度小于2 m時(shí)可不強(qiáng)夯，只需用重型振動(dòng)壓路機(jī)多次碾壓，即可達(dá)到消除濕陷的效果;當(dāng)覆蓋層厚度大于2 m以上時(shí)，強(qiáng)夯的夯擊次數(shù)在4次和4次以上;當(dāng)覆蓋厚度大于4 m以上時(shí)，強(qiáng)夯次數(shù)最大不超過9次。這個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供處理類似地質(zhì)情況時(shí)參考。

(4)強(qiáng)夯范圍。對(duì)每個(gè)強(qiáng)夯處理段以排水溝外1m為控制范圍。

(5)夯點(diǎn)布置和夯擊遍數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，夯區(qū)內(nèi)夯擊遍數(shù)為三遍，前兩遍采用4個(gè)主夯點(diǎn)夾1個(gè)副夯點(diǎn)的梅花型布點(diǎn)方法，如圖中a所示;第三遍為低能量滿夯，即將夯錘降低至3～5 m，一夯挨一夯且將夯錘印重疊1/2的方法連續(xù)進(jìn)行夯擊。

為了保證建筑物的安全，路規(guī)定強(qiáng)夯場(chǎng)地邊緣距建筑物最小安全距離不小于30m，距輸油管道、供水管道距離不小于20m，距輸氣管道距離不小于70m。從而保證了各管道的安全使用，也使強(qiáng)夯施工得到了順利進(jìn)行。

3 強(qiáng)夯效果分析

高速公路經(jīng)過強(qiáng)夯處理的濕陷性黃土土基的密實(shí)度得到了明顯提高。表1是某兩段土基夯前與夯后的試驗(yàn)結(jié)果比較。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

承朝高速公路濕陷性黃土地基路段原設(shè)計(jì)為沖擊夯方法處理，其影響深度一般在0.8 m左右，沖擊力小，不易達(dá)到要求的密實(shí)度，因此在實(shí)施是改為強(qiáng)夯法。從實(shí)施后的效果分析，影響深度可達(dá)4 m左右，明顯看出地基孔隙率減小，密實(shí)度提高，從而提高了路基承載力。對(duì)于零填路段和填方大于4 m的路段，經(jīng)強(qiáng)夯處理后路基承載力明顯提高。強(qiáng)夯法施工簡(jiǎn)單，進(jìn)度快，費(fèi)用低，對(duì)于陜北地區(qū)地質(zhì)情況大多為粉質(zhì)亞粘土，普遍存在著遇水濕陷的不良情況，此法確實(shí)是一個(gè)效果好而又經(jīng)濟(jì)的施工方法。

［1]李大忠.強(qiáng)夯法處理地基后承栽力的計(jì)算［J］.巖土工程師，1996.

［2]地基處理手冊(cè)編寫組.地基處理手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［3]韓自力.淺談強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)的選?。跩］.路基工程，1996.