楊越

（邢臺(tái)民航發(fā)展服務(wù)中心，河北 邢臺(tái) 05400）

0 引言

我國(guó)地域遼闊，在高速公路建設(shè)過(guò)程中難免會(huì)遇到地形和地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域，其中鹽漬土就是常見(jiàn)的復(fù)雜地質(zhì)情況之一。在鹽漬土上開(kāi)展路基建設(shè)時(shí)，如施工單位未進(jìn)行處理，則由于鹽漬土的壓縮性、滲透性等特點(diǎn)，一旦遇到水的侵?jǐn)_，就會(huì)產(chǎn)生沉降問(wèn)題，導(dǎo)致路基塌陷，嚴(yán)重影響公路的使用安全。強(qiáng)夯法應(yīng)用于鹽漬土路基施工中可以很好地解決以上問(wèn)題，因此，本文結(jié)合工程實(shí)例對(duì)該技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 工程概況

某高速公路工程路線全長(zhǎng)23.6km，設(shè)計(jì)行車速度100km/h，路基設(shè)計(jì)寬度為28m。該工程路基施工前，經(jīng)勘查人員對(duì)其地質(zhì)情況的調(diào)查得知，一段路基土質(zhì)為鹽漬土，若直接在鹽漬土上方建設(shè)路基，則容易導(dǎo)致路基失穩(wěn)，因此，施工單位需要在路基施工中合理處置鹽漬土路段，提高其承載能力。

2 強(qiáng)夯法在鹽漬土路基施工中的應(yīng)用

2.1 施工方案選擇

2.1.1 鹽漬土特性分析

（1）壓縮性：地基土的壓縮性是指在外界環(huán)境的作用下，土體可壓縮變形程度的大小。鹽漬土壓縮性與土體內(nèi)的鹽分含量有關(guān)，土體鹽分含量越多其可壓縮程度越小，一般細(xì)砂類鹽漬土的壓縮系數(shù)為0.000 7～0.005 1，中砂類鹽漬土的壓縮系數(shù)為0.000 7～0.001 7，黏性鹽漬土的壓縮系數(shù)為0.000 3～0.003 5。雖然此類鹽漬土的壓縮系數(shù)滿足路基的施工要求，但由于路基地基常年遭受地下水的侵?jǐn)_，其鹽漬土中的鹽類會(huì)被溶解，因此，鹽漬土的壓縮性會(huì)迅速增大，從而影響路基使用壽命。

（2）膨脹性：土的膨脹性主要表現(xiàn)為土體體積的變化，在一定的條件下土體的體積會(huì)增大從而發(fā)生膨脹，鹽漬土的膨脹性與土體含水率及溫度的變化有關(guān)。經(jīng)研究表明，當(dāng)周圍環(huán)境變化不大，此時(shí)鹽漬土處于飽和狀態(tài)其不會(huì)發(fā)生膨脹，但當(dāng)土體中含水率降低或溫度升高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致膨脹問(wèn)題。其膨脹性可利用膨脹量和膨脹壓力兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行衡量，不同條件下其膨脹性能均不相同[1]。

（3）抗剪性：土的抗剪性是指土體的抗剪強(qiáng)度，可采用符號(hào)t 來(lái)表示，抗剪強(qiáng)度的大小可用于估算土體的承載力，鹽漬土抗剪性主要與土中的礦物成分、顆粒組成、含水量以及鹽分含量有關(guān)。根據(jù)研究表明，鹽漬土中含有的鹽分多為氯鹽，鹽漬土中氯鹽的含量越高其抗剪強(qiáng)度就越低，當(dāng)降低至一定的范圍后則抗剪強(qiáng)度又會(huì)伴隨著氯鹽含量的增加而變大。此外，由于水會(huì)導(dǎo)致鹽分的分解，所以當(dāng)鹽漬土的含水率發(fā)生變化時(shí)，其抗剪強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化，含水率越高，鹽漬土的抗剪強(qiáng)度就越差。

（4）滲透性：土的滲透性是指水浸透土體的速度，滲透性越強(qiáng)則浸透速度越快，反之則越慢。對(duì)于土體的滲透性可用滲透系數(shù)K來(lái)衡量，鹽漬土滲透性與土體中的成分有關(guān)，砂石類的鹽漬土其滲透系數(shù)為0.27～1.6cm/min，黏性的鹽漬土其滲透系數(shù)為0.01cm/min 左右，因此，砂石類鹽漬土的滲透性較差。

2.1.2 強(qiáng)夯法適用條件

強(qiáng)夯法是一種常用的地基加固處理方法，可以用于碎石土、黏性土、沙土、粉土、素填土等各種類型的土質(zhì)中，且能夠有效改善土體密實(shí)度，降低其壓縮性，增加土體強(qiáng)度，但采用強(qiáng)夯法處理地基不可用于淤泥質(zhì)的土層中，同時(shí)對(duì)土層中含水率超過(guò)60%，孔隙比超過(guò)1.5，粒徑為0.005mm 及以下的土料占比達(dá)到30%的土體不適用。鹽漬土主要為砂性土和黏性土，因此可以采用強(qiáng)夯法加固處理[2]。

2.1.3 施工方案確定

根據(jù)對(duì)本工程局部路段路基土質(zhì)的調(diào)查得知，其土體以黏性鹽漬土為主，土中主要的鹽性成分為氯鹽，施工單位擬從水泥樁攪拌加固法、振動(dòng)擠密樁加固法和強(qiáng)夯法之間選擇合適的鹽漬土施工技術(shù)。經(jīng)對(duì)比得知水泥樁加固法雖然施工成本較低，施工速度快，但成樁后樁體會(huì)遭受鹽漬土中鹽分的侵蝕，從而影響其加固效果。振動(dòng)擠密樁加固時(shí)，由于施工中需要開(kāi)啟振動(dòng)功能，容易對(duì)周圍地形造成影響，從而引發(fā)施工事故，而采用強(qiáng)夯法施工，不但施工成本低、施工速度快，還能保證鹽漬土的加固效果，不會(huì)對(duì)周圍結(jié)構(gòu)造成破壞，因此，經(jīng)綜合考慮決定采用強(qiáng)夯法對(duì)鹽漬土路基進(jìn)行施工。

2.2 強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)

采用強(qiáng)夯法對(duì)本工程鹽漬土路基施工時(shí)，會(huì)涉及很多的施工參數(shù)，如強(qiáng)夯施工的有效加固深度、強(qiáng)夯的夯擊能大小、強(qiáng)夯的遍數(shù)、間隔、夯點(diǎn)的布置方式、間距等，因此，為確保強(qiáng)夯法的施工質(zhì)量，在施工前要根據(jù)工程地的實(shí)際情況，以及施工要求，對(duì)強(qiáng)夯施工中的相關(guān)參數(shù)加以設(shè)計(jì)。

2.2.1 有效加固深度

鹽漬土經(jīng)強(qiáng)夯后土體內(nèi)部的強(qiáng)度會(huì)增加，其壓縮模量會(huì)增大，從而達(dá)到加固效果。路基強(qiáng)夯施工的有效加固深度就是指強(qiáng)夯后土體可實(shí)現(xiàn)加固的范圍，這是路基強(qiáng)夯施工中的基本參數(shù)之一，對(duì)于強(qiáng)夯有效加固深度的確定有多種方法，包括經(jīng)驗(yàn)分析法、公式計(jì)算法以及規(guī)范參考等，本次主要采用公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

式中：H為強(qiáng)夯的有效加固深度（m）；α為地基土的修正系數(shù)，根據(jù)土質(zhì)材料的不同其取值均不相同，黏結(jié)性鹽漬土中α取值為0.5；M為夯錘的重量（kN）；h為夯錘的落距（m）。

通過(guò)公式計(jì)算最終確定本次鹽漬土強(qiáng)夯法施工的有效加固深度為50m[3]。

2.2.2 夯擊能的確定

夯擊能是指強(qiáng)夯時(shí)落錘對(duì)地面造成的能量沖擊大小。強(qiáng)夯法施工中合理的夯擊設(shè)備及夯擊能，可以有效保證強(qiáng)夯施工質(zhì)量，如采取的夯擊能過(guò)大，則會(huì)造成能量的浪費(fèi)，甚至?xí)?duì)地基結(jié)構(gòu)造成破壞，如采取的夯擊能過(guò)小，則無(wú)法達(dá)到預(yù)期的夯擊效果，因此，本工程強(qiáng)夯施工前要通過(guò)公式計(jì)算得到施工中的最佳夯擊能，見(jiàn)式（2）：

式中：G為強(qiáng)夯時(shí)的最佳夯擊能（kN·m），H為有效加固深度（m），α為修正系數(shù)取值為0.5。

經(jīng)計(jì)算得知，本次施工最佳夯擊能為1 000kN·m，根據(jù)最佳夯擊能及加固深度，可確定施工采用的落錘質(zhì)量和落距。

2.2.3 夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)是指對(duì)夯擊點(diǎn)夯擊的次數(shù)，如只夯擊1 遍鹽漬土在夯擊后極易發(fā)生回彈，其夯擊效果較差，因此，為保證其夯擊后的性能，應(yīng)在施工前根據(jù)場(chǎng)地條件及施工要求確定夯擊的遍數(shù)，每個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊遍數(shù)根據(jù)夯擊次數(shù)與夯沉量的關(guān)系來(lái)確定，夯擊時(shí)周圍地面不出現(xiàn)過(guò)大的隆起，且地基沉降量在50mm 以內(nèi)即可，按照該要求，本次鹽漬土夯擊時(shí)先滿夯一遍施工，然后再對(duì)每個(gè)夯擊點(diǎn)位強(qiáng)夯4遍，最后再滿夯一遍，將松動(dòng)的地基表層土夯實(shí)，因此，夯擊遍數(shù)總計(jì)為6次[4]。

2.2.5 強(qiáng)夯時(shí)間間隔

強(qiáng)夯施工中，鹽漬土內(nèi)部空隙中的水壓力均會(huì)迅速增加，待夯擊停止后水壓力再逐漸消散，在壓力消散達(dá)到平衡的過(guò)程中，土體強(qiáng)度會(huì)逐漸增加，因此，強(qiáng)夯后鹽漬土強(qiáng)度的增加需要一定的時(shí)間，如每遍強(qiáng)夯之間不設(shè)置時(shí)間間隔，則路基土中的壓力始終保持在最大，土體強(qiáng)度增加量就會(huì)變小，從而影響強(qiáng)夯效果，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)得知，每遍強(qiáng)夯間隔時(shí)間宜控制為1～6d，根據(jù)鹽漬土的特性，本次強(qiáng)夯時(shí)間間隔設(shè)置為6d。

2.2.6 夯點(diǎn)布置及間距

強(qiáng)夯施工中通常會(huì)設(shè)置夯擊點(diǎn)，通過(guò)對(duì)夯擊點(diǎn)的強(qiáng)夯，從而使整個(gè)基面達(dá)到穩(wěn)定平衡的狀態(tài)，目前夯擊點(diǎn)多采用三角形、正方形、梅花形的布置方式，主要是由于此方式布置點(diǎn)位比較規(guī)整，有利于強(qiáng)夯時(shí)的應(yīng)力擴(kuò)散。此外，夯擊點(diǎn)之間的距離也對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散存在一定的影響，如夯擊點(diǎn)間距過(guò)大，則難以有效保證夯擊范圍內(nèi)全部土體的強(qiáng)夯性能，如夯擊點(diǎn)間距過(guò)小，則過(guò)于浪費(fèi)夯擊能量，因此，根據(jù)工程實(shí)際情況，本次鹽漬土強(qiáng)夯施工時(shí)夯擊點(diǎn)設(shè)置為正三角形，夯點(diǎn)之間的距離保持在3.0m，排距保持在2.6m。

2.3 強(qiáng)夯施工工藝

2.3.1 機(jī)械選擇

（1）強(qiáng)夯施工中的參數(shù)確定后，開(kāi)始準(zhǔn)備施工采用的機(jī)械設(shè)備，其主要包括夯錘、吊機(jī)等，目前國(guó)際上采用的吊機(jī)多為100t的履帶式起重機(jī)，此類機(jī)械施工速度寬，施工效率高，但國(guó)內(nèi)目前不具備相應(yīng)的條件，因此，本次施工采用2臺(tái)20t 的履帶式起重機(jī)，采用的落錘質(zhì)量為14.3t，落距根據(jù)有效加固深度進(jìn)行確定[5]。

（2）由于吊機(jī)的噸位較小，在起吊過(guò)程中需采用輪滑組同步作業(yè)，將落錘吊至指定的高度位置，然后利用機(jī)械的自動(dòng)脫鉤裝置，使落錘向下形成自由落體，此過(guò)程中如夯錘在空中形成的角度過(guò)大，則有可能導(dǎo)致起重機(jī)械向后傾斜而發(fā)生事故，因此，施工單位應(yīng)準(zhǔn)備必要的輔助門架，增加機(jī)械的穩(wěn)定性，避免此類問(wèn)題的發(fā)生。

2.3.2 施工準(zhǔn)備

強(qiáng)夯機(jī)械就位后要對(duì)強(qiáng)夯場(chǎng)地進(jìn)行清理，首先應(yīng)將場(chǎng)地存在的垃圾、雜物等清理干凈，保持表面的整潔，然后依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中各個(gè)夯點(diǎn)的位置，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)記。正式施工前開(kāi)展試夯工作，通過(guò)試夯的結(jié)果，明確強(qiáng)夯施工參數(shù)是否合理，如強(qiáng)夯質(zhì)量與要求存在誤差，施工單位可在后續(xù)施工中進(jìn)行必要的調(diào)整，如試夯質(zhì)量合格，則強(qiáng)夯施工中依據(jù)試夯參數(shù)施工即可。

2.3.3 強(qiáng)夯施工

（1）強(qiáng)夯施工中依據(jù)試夯的參數(shù)開(kāi)始作業(yè)，先安排施工機(jī)械入場(chǎng)，對(duì)整個(gè)場(chǎng)地滿夯1遍，使鹽漬土基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，待間隔6d 后對(duì)夯擊點(diǎn)強(qiáng)夯施工，強(qiáng)夯時(shí)夯錘下落的點(diǎn)位與夯擊點(diǎn)位保持一致后，將夯錘起吊至指定的高度，使其自由下落至夯擊點(diǎn)，從而完成各夯擊點(diǎn)的第1 遍強(qiáng)夯，然后間隔6d 再開(kāi)展第2 遍強(qiáng)夯，以此循環(huán)直至各點(diǎn)位強(qiáng)夯施工全部結(jié)束，最后對(duì)場(chǎng)地再滿夯1遍，將鹽漬土表層的土體夯擊密實(shí)。

（2）夯擊過(guò)程中為保證其夯擊質(zhì)量，施工單位應(yīng)安排人員對(duì)每遍強(qiáng)夯時(shí)的夯擊高度、夯擊能進(jìn)行檢測(cè)與記錄，以便于后續(xù)分析，在夯擊點(diǎn)后2遍的強(qiáng)夯時(shí)，鹽漬土的沉降值如超過(guò)5cm，應(yīng)及時(shí)分析其原因，如有必要可增加夯擊次數(shù)，以保證夯擊效果，此外，每遍夯擊結(jié)束后，應(yīng)將夯擊點(diǎn)的夯坑回填至基面高度，然后再開(kāi)展下一輪夯擊施工，回填時(shí)采用的填料宜采用合格的土質(zhì)材料[6]。

2.4 監(jiān)測(cè)與檢測(cè)

強(qiáng)夯施工中要做好檢測(cè)工作，主要對(duì)強(qiáng)夯施工中土體壓力及沉降值進(jìn)行觀測(cè)，是對(duì)強(qiáng)夯施工后鹽漬土承載力進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)鹽漬土路基強(qiáng)夯施工的有效檢測(cè)，可保證最終的施工質(zhì)量。

2.4.1 土體壓力監(jiān)測(cè)

（1）本工程鹽漬土強(qiáng)夯中針對(duì)土體壓力的監(jiān)測(cè)主要采用鋼弦式土壓力計(jì)，此設(shè)備是由承受土體壓力的膜盒以及壓力傳感器組成，壓力傳感器利用鋼絲固定于薄膜中心和壓力計(jì)的框架上，在強(qiáng)夯施工中由于夯錘下落對(duì)土體造成巨大的壓力，此時(shí)土壓力會(huì)作用于膜盒上，使其出現(xiàn)變形，并產(chǎn)生液體介質(zhì)，而液體介質(zhì)會(huì)通過(guò)薄膜將壓力傳遞至壓力傳感器，使連接傳感器的鋼絲發(fā)生振動(dòng)，最后利用振動(dòng)頻率即可完成對(duì)土體壓力的計(jì)算。

（2）為實(shí)現(xiàn)鋼弦式土壓力計(jì)對(duì)土壓力的監(jiān)測(cè)，強(qiáng)夯施工前，應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地情況選擇壓力計(jì)的埋設(shè)位置，然后利用工具開(kāi)挖50cm 的深度，兩側(cè)的開(kāi)挖寬度應(yīng)比壓力計(jì)尺寸寬30cm，埋設(shè)坑位準(zhǔn)備就緒后，將壓力計(jì)水平放入其中，并在壓力盒的部位鋪放5cm 厚的細(xì)砂，采用利用水平尺校正，最后采用原土回填至基面，并利用小型機(jī)械碾壓密實(shí)。

2.4.2 沉降監(jiān)測(cè)

沉降監(jiān)測(cè)的主要目的是確定鹽漬土強(qiáng)夯中、強(qiáng)夯后的沉降量，主要采用直徑為50cm的鋼板作為沉降板，板上連接有測(cè)量桿，桿長(zhǎng)為150cm，側(cè)桿外采用塑料管嵌套，以降低填土與側(cè)桿間的摩阻力，準(zhǔn)備就緒后將沉降板埋設(shè)于監(jiān)測(cè)斷面上，根據(jù)強(qiáng)夯中側(cè)桿的高度確定鹽漬土的沉降值。

2.4.3 承載力檢測(cè)

本工程施工完成后，為確保鹽漬土路基強(qiáng)夯施工的效果，對(duì)鹽漬土地基的承載力進(jìn)行了檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)得知，如鹽漬土地基承載力≥180MPa，則表示強(qiáng)夯施工質(zhì)量合格，否則視為不合格，經(jīng)檢測(cè)得知各檢測(cè)點(diǎn)的承載力平均值為196.5MPa，且承載力最小的檢測(cè)點(diǎn)為184.6MPa，均大于設(shè)計(jì)要求，因此，本次鹽漬土強(qiáng)夯施工質(zhì)量合格。

3 結(jié)語(yǔ)

在鹽漬土上開(kāi)展高速公路路基的建設(shè)，若不能保證鹽漬土的承載力，則路基施工后就容易出現(xiàn)各類病害，甚至發(fā)生路基塌陷問(wèn)題。為避免此類問(wèn)題的發(fā)生，在鹽漬土路基施工中，應(yīng)做好施工方案的選擇，確定采用強(qiáng)夯法施工時(shí)，要明確強(qiáng)夯法施工中的相關(guān)參數(shù)，并控制其施工工藝，以確保鹽漬土路基的處理效果，提升路基的穩(wěn)定性，保證高速公路的使用安全。