高速公路路基湿陷性黄土施工中强夯法的应用分析

高速公路路基湿陷性黄土施工中强夯法的应用分析

王其林

（湖南和天工程项目管理有限公司）

摘要：道路交通安全是当前研究的重要课题，湿陷性黄土影响高速公路路基结构稳定，降低公路工程质量，针对黄土的特性，改善整体失衡现象，采用强夯法，密实路基黄土，降低土壤压缩性，达到加固效果。基于此，本文结合了黄土地基的特点，深入分析了强夯法在地基处理问题中的应用，不断提升公路工程使用寿命与安全性能。

关键词：路基湿陷性、黄土施工、强夯法

引言：湿陷性黄土遇水，容易产生道路沉降，改变道路结构，是公路建设工程的建设，阻碍产生急速软化现象，在施工过程中，需要结合地基接受水浸湿的可能性大小，应用强夯方法，从根本上提高路基的强度，节省工程造价。根据湿陷性黄土施工特性及施工质量要求，掌握施工机理，通过起重机械的重锤多次下落，达到深层加固效果，减少路基变形，压紧地层结构。

一、湿陷性黄土概述

湿陷性黄土在自重应力与水的浸湿下，含水量和饱和度上涨，黄土自身造成压缩变形，地基的承载能力不足以应对环境变化，进而导致地基底层下沉。黄土土质均匀，结构疏松，直接影响建筑物稳定性，主要为粉土颗粒，有着从西北向东南逐渐变细的特征，是干旱和半干旱环境下的沉积物，砂粒含量较少，有较高的强度，在胶结物的软化下，产生湿陷，黄土处于欠压密状态，造成高孔隙率，蒸发量大于降雨量含水量，随深度而增加，孔隙随深度减小，较薄的湿陷性土层下沉不明显。关于判定黄土湿陷性的实验方法存在多种，掌握黄土湿陷性力学参数，计算湿陷系数，分析湿陷系数随含水量变化的规律。应用单轴湿陷变形试验，确定湿陷性系数，以单线法对其施加递增压力，逐步增加降水量，得出湿陷系数，双线法对饱和黄土加压，破坏土体结构，但系数结果一般偏大，需要进一步调整施工手段。应用三轴湿化试验，浸泡样品，经过湿润变形，达到新的稳定状态，根据应力应变曲线变化规律，得出对比结果。应用原位浸水试验，扩大样本容量，忽略边界的影响，但操作相对复杂，适用于高速公路路基检验，有效研究既有黄土地层特性，判定黄土湿陷性，为实际工程应用提供计算参数，避免工程事故发生，及时处理黄土的不良特性。

二、强夯法工程技术

（一）加固特点

  强夯法应用中依靠重锤自由下落的冲击力和冲击强度，提高软弱地基的承载能力，根据现场条件，确定夯实次数和深度，工地使用设备简单，适用土质范围广泛，需要根据现场实验判定其适用性，可以结合其他施工技术，加快施工进度。施工工艺流程简单操作简便，施工效果显著，使土粒结合紧密，确保达到夯击遍数，保证工程规范，无需复杂的施工材料，依靠机械设备，对原有土地施加能量，节省人力、物力，施工周期短，耗用少量的劳动力。增强抗渗透能力，提升自身稳定性，适用条件相对简易，能够适应多种工作环境，短时间内达到理想效果。但施工震动和噪声大，对黄土的不断冲击，造成扬尘，容易对周边环境产生影响，需要考虑当地的环保问题，确定工程施工工期，弱化对居民生活的不良影响。完成夯实工作后，会造成土地的地面下沉，可以提前预估沉降量，避免局限区域与整体不平衡，影响施工成果，及时平整场地土方，检验施工效果。

  （二）加固机理

  强夯法的加固机理主要分为两种，适用于不同的加固对象，加固非饱和土地，应用动力密实，减小压缩性，使土体颗粒相互靠近，先将部分气体排出，土体颗粒重新排列，土层进入稳定状态，减少土层空隙。加固饱和土地，应用动力固结原理，根据渗透系数的变化，随着超孔隙水压力的逐渐增长，有效应力逐渐减少，产生竖向裂缝，孔隙内的水分从裂缝中排出，使土层固结，释放气体，冲击能转化为热能，加速可溶性气体释放，缩短原有土地体积，增大渗透性能。当忽略抗剪强度变为零时，颗粒局部液化度达到百分之百，造成内部结构破坏，在水的作用下，迅速排出孔隙内的水分。土层结构的元素相对平衡状态受到破坏，颗粒结构变为分散结构，相互联系削弱，作用能力降低，完成施工工艺后，水分子膜重新连接，恢复到原有结构，实际恢复过程缓慢，强度产生小范围变化。

三、高速公路路基湿陷性黄土施工中强夯法的应用策略

（一）加强施工工艺设计

  为保证强夯法工程完工后的实际施工效果，能够达到预期，需要强调施工工艺设计，明确施工参数，采用现场试验的方法，使相关工程图纸设计师深入实际施工场地，了解周边环境状态，确定施工工期，在施工设计中形成施工进度把控意识，将施工技术和施工现场有效联系。据当地的地质条件和水文条件，定稿工程设计图，同时与施工现场人员实时交流，整改施工设计思路，共同构建施工全局，将施工人员意见融于施工设计中，确保工艺流程的科学合理性。

  例如，在强夯法工程施工中，可以聘请经验丰富的专业设计师，完善施工设计内容，为施工设计方案，提出专业性意见，计算单点夯击参数，针对湿陷性黄土特性，通过实际试验，确定工程目标值。科学布置夯点间距和夯点，设定间距为夯锤径的1.5倍～2倍，按梅花形排布方式，精确测量分布点，避免引发后续工程重大失误。及时对强夯效果进行现场测试，做好工程监督工作，确保工程技术符合施工规范，维修和检测施工仪器，测定有效加固深度，对加固较浅的区域，适当增加夯击次数。确定施工参数，掌握技术操作要点，明确夯击次数和夯沉量的关系，提前选定机械设备，根据土质情况选择相应的施工设备型号，在设计图纸中体现细节性元素，明确标识工程注意事项，根据施工进程及时调整设计思路，改善施工方案。

图1.1动力固结法

  （二）做好施工准备工作

  充分准备施工现场材料，做好施工现场调查，进行工程造价预算，预估人力物力工程成本，针对路基质量隐患，判定湿陷性黄土的湿陷程度，制定相关工程施工制度，合理分配工程队伍，明确工作责任。对现场施工影响因素进行清理，清除有机物质和机械设备吊臂的高度范围内的空中障碍，向周边居民渗透安全意识，避免误入施工场地，开展工程试夯，分析工程实效性，有效控制施工质量。

  例如，在强夯法施工工程中，可以在工程图纸设计过程中，确定相关技术资料、工程所需材料及设备型号，保证施工可行性，处理基地污染杂物，对地下水位较高的路基，采取人工方法，挖好排水沟，防止场地积水，降低地下水位，填补厚度适中的松散材料，及时排出场地内积水。为防止落锤机架倾覆，采用履带式起动机，安设辅助门，根据黄土的性质确定夯锤平面面积，在底面设置若干个排气孔，采取防震或隔震措施，降低对邻近建筑物的影响，避免破坏设备本身。对岩土条件做专业性有效分析，形成岩土工程勘察报告，修筑强夯设备的运行道路，保证基地的平整，提前进行预压处理填满土坑明确基本点，进行放线操作，实现精准测量，提前进行强行设备租赁，能够满足施工要求，处理好租赁问题，尽量从周边城市调取强夯设备，避免工期延误或运输过程造成的设备损害，不断降低施工环节安全隐患，提升施工精准性。

图1.2试夯

  （三）提升工艺应用效果

  为保证工程施工的整体质量，提升经济效益，减少工程造价，需要从全方位考虑公路修建项目，加强强夯法的针对性应用效果，从根本上解决黄土路基的沉降问题，增强路基承载能力，提高工程项目品质，湿陷黄土具有怕水侵袭的特性，容易影响自身结构，在强夯施工中，改良地基均匀性，最终实现地基差异沉降值减少。

  例如，在强夯法施工工程中，可以综合强夯法的技术应用特点，充分掌握强夯法处理路基的机理和施工方法，技术应用的高能量制约路基施工在工程建设，考虑最优因素，避免破坏土体原有结构，减少土体孔隙，应用试验方法，选择代表性地区进行强夯处理，与原状路基土壤进行对比，从强夯效果中调整处理工艺，在强迫沉降的速度背景下，缩短施工工期，提升施工速度，以严格的理论指导提升完工质量。制定应急处理预案，综合气候因素与施工处理问题，对不良现象进行预评估，共同探讨应急措施，向下级发布处理指令。在所需机械设备安装完成后，检验夯击位置与设计图纸是否保持一致，如果倾斜角度偏差与设计值过大，需要重新调整机位，验收成功后进行下一步施工，对夯击参数进行详细记录，处理夯后的路基破坏问题，检验夯击效果，采用推土机进一步整平路基。

  （四）制定工程管理制度

  在强夯法施工全过程中，渗透管理监督意识，从施工招标、现场勘测、图纸设计到实际现场施工，及时跟进施工开展现状，组建管理队伍，制定工程管理制度，明确工作责任与工作义务，规范仪器设备使用行为，保护安全现场，避免发现发生工程危险，对不合格的施工程序及时返工。以规章制度约束工作人员行为，自觉承担施工义务，做好工程预警，确保各个施工环节符合作业规范。

  例如，在强夯法施工工程中，可以与政府部门做好沟通交流工作，获得政府部门的大力支持，遵循国家相关标准规范，强化工作细节化，学习工程管理经验，切实监督各工作管理环节，科学采集黄土样本，判断黄土性质，计算高速公路路基遇水沉降参数，优化施工环境。掌握工程概况，呈递工程报告，保证现场施工人员佩戴安全保护装置，监督夯击施工时的人员站立情况，严禁在机械下方停留，在施工场地周边设置监控系统，采集监测点，检测冲击能量，以便根据工程刚需，调整夯击力度和参数，使最终工程效果最大化。

  （五）及时检验施工质量

  通过施工质量检测，反应施工问题，判断其是否符合施工标准，满足道路交通安全准则，验证路基性能变化情况，使沉降和形变量达到预期设计参数，评价地基土的承载能力。根据作业场地的复杂程度，增加和减少检验点数，在施工结束后一定时间内，执行国家现行评定标准，评价地基的均匀性和密实程度，使施工误差在可承受范围之内。

  例如，在强夯法施工工程中，可以采取瑞雷波检测施工成果，分析深层路基土的物理性质与基本数学参数，使其控制在处理范围内，路基承载力值在标准范围之内，判断是否达到有效加固深度。应用标准贯入试验，在施工路段内随机选取检测点，将选取样品进行试验检验，对不同深度的黄土进行贯入技术检测，对比施工前后的承载基数情况，承载基数明显大于施工前，则土地强度有效增大。在每个检测点设置承载板，对其施加荷载，对比沉降值变化，判断检测结果是否符合设计预期，实际检测点承载能力大于预期设定值，说明满足后续施工要求。做好地基检测评价，在强化加固区内，深层加固后的地基土相对均匀，相比于深度范围图，表层加固效果更好，力学强度更具优势，对不符合施工要求的环节，立即进行返工处理，进一步调整施工偏差，直到满足路基稳定性。

图1.3强夯抽验

  （六）强调工艺应用技术

  提升核心工作人员的素质，能够有效掌握机器设备的应用程序，对沉降量进行准确计算，对路基土壤情况进行科学检查，判断土壤的具体种类，掌握施工前后的性质变化情况，不断达到公路路基施工要求。落实强夯法的施工要点，有效判断施工情况，及时向上级反映施工问题，提出修改方案和修改意见，为施工工作提供有效价值，发挥施工技术应用优势。

  例如，在强夯法施工工程中，为保证施工团队高质量，可以聘请专业性较强的指挥人员，能够及时预知施工问题，反馈实际施工效果，修订施工方案，带领施工团队走上正确的施工道路，规正施工导向。提前对施工人员进行上岗培训，考核施工工艺，掌握强夯法的工作应用机理与黄土的湿陷性程度，以区域内的地基土壤条件为例，使勘测人员对地基条件情况进行分析，核对基本统计情况，判定是否达到专业水准，以便组建优秀的施工工程队伍，保障工程顺利进行。引进优秀施工人才，能够自觉创新强夯法的应用手段，结合优秀施工案例，改善现有的工作路径，明显提升应用效果，节省施工资源，研发机械设备的多功能性，综合技术特点与科技创新，扩大应用法的应用范围，提升路基结构稳定性，弱化机械设备在实际施工中对周边环境和自身的冲击，减少负面影响，使工程效果利远远大于弊，有效延长公路工程使用寿命，提升压实程度。

  综上所述，湿陷性黄土容易导致路基沉降，影响道路交通安全，在湿陷性黄土路基施工中，使用强夯法提升路基的承载能力，以经济环保的施工工艺保证公路安全性，有效提升道路交通安全，不断满足交通需求。有效分析实现性黄土性质，判断施工场地的湿陷程度，了解周边环境，做好交流沟通工作，调整施工现场，准备施工工作，确定夯击次数和深度，管理工程队伍，检验实际使用效果，充分发挥技术的应用优势，为公路施工项目的建设成长助力。

参考文献：

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[3]甘仁金. 高速公路湿陷性黄土路基施工中强夯法的施工技术[J]. 交通科技与管理, 2021(21):2.