公路碎石地基强夯加固效果分析

蒋 晓 磊

(山西路桥第六工程有限公司，山西 晋中 030600)

0 引言

高填方路基对地基承载力要求较高，对于承载力较差的路段，必须采取措施进行有效处治，以防止路基出现沉降变形。碎石地基孔隙率大，必须进行进一步加固处理。结合临吉高速公路高填方路基碎石地基强夯处治工程实践，制定强夯加固方案，并采用动力触探试验和静载试验对地基承载力进行检验，对比分析确定地基强夯加固效果。

1 工程简介

临吉高速公路穿越山岭地区，地形起伏高差大，沿线分布有大量高填方路基。一般路段路基填方高度为3 m～21 m，其中K205+312～K206+060段路基填筑高度17 m～20 m。该段高填方路基地基为湿软地基，地基承载力差。为了提高地基承载力，采用超挖回填的方式进行处治，将湿软地基土挖除后回填碎石土。高速公路沿线主要为砂岩、泥岩和页岩，地表覆盖层较浅，路基填料主要为砂岩，碎石含量高，可达到65%～85%，且碎石粒径大。地基碎石土回填后孔隙率较大，为了防止路基填筑完工后产生沉降或不均匀沉降，采用强夯处治进行加固处理，以提高地基承载力。

2 碎石地基强夯加固方案

本项目强夯设备选用YTQH1000B液压履带式强夯机，夯锤选用10 t圆柱形灌铅铁锤，落距20 m。夯点采用满夯设计，夯点间距横向3.5 m，纵向4 m，夯点和试验测点布置如图1所示。

为了提高地基承载力，确定强夯单点夯击能为2 000 kN·m。当前后两击沉降差小于5.5 mm时，即可停止夯击。碎石地基内部含大量碎石，孔隙大，透水性好，夯击效果好。在夯锤锤击作用下，地基土密实度大幅提高，在满足停夯标准的情况下可以适当减少夯击遍数。在试夯过程中，每个夯点周边没有出现较大隆起，也未出现起锤困难等情况，从而确定每个夯点夯击5次～6次。

3 碎石地基强夯加固效果分析

3.1 强夯加固效果检测方案

本项目地基加固深度为5 m，影响深度应超过加固深度的2 m以上，处治后地基5 m深度位置承载力应达到120 kPa以上，地基承载力标准值不小于180 kPa。为了确定加固效果，在强夯加固7 d后，采用动力触探试验和静荷载试验对地基承载力进行检测。动力触探试验测点3个，测试深度为8 m，静载试验测点1个。

3.2 动力触探试验结果分析

动力触探试验是以一定的锤击能量将探头和探杆打入地基土中，根据贯入一定深度的难易程度确定地基土的承载力。试验过程中，地基土类型、探头形式和贯入过程中土体的破坏模式等因素都会对动力触探结果产生影响。K205+680～K205+800段为低洼地段，处治前有少量积水，因该段动力触探试验结果比较具有代表性，因此选取该段试验结果作为研究对象进行分析。试验中采用重量为63.5 kg的落锤，落锤高度为76 cm，根据贯入不同深度土层的锤击次数等试验参数分析确定地基承载力。在K205+680～K205+800布置三个测点，分别对强夯处治前后的地基开展动力触探试验，其中测点2试验检测结果见表1。

表1 地基强夯处治前后动力触探试验结果

分析表1所示动力触探试验检测结果，强夯处治前地基承载力明显不足，处治后地基承载力有了较大幅度的提高。强夯后地基土深度0 m～2 m地基承载力标准值最高，为220 kPa，深度6 m～8 m地基承载力标准值最低，为130 kPa，均高于设计要求的不低于120 kPa，说明地基承载力在强夯处治后得到明显提高，强夯加固效果良好。

为了进一步分析强夯后土体的密实状态，通常采用动力触探锤击数N63.5进行分析。当N63.5≤5时，土体密实状态为松散；当520时，土体密实状态为密实。结合上述检测数据，绘制强夯前后动力触探锤击数柱状图进行比较分析，如图2所示。

分析图2可以发现强夯前后地基土的动力触探锤击数存在较大差异，强夯前动力触探锤击数N63.5均小于5，地基土密实状态为松散。强夯处治后地基土深度0 m～2 m动力触探锤击数N63.5>10，可判定地基土密实状态为中密，其他深度动力触探锤击数5

3.3 静载试验结果分析

为了进一步验证动力触探试验检测结果的正确性，采用静载试验对强夯处治后的地基土承载力进行检测。静载试验是通过在地基有代表性的地段开挖试坑，布置刚性承压板，并逐级在承压板上施加荷载，通过承压板将荷载均匀的传递给地基，记录沉降量，通过计算地基土的变形模量，预估地基沉降量，可以直观反映地基土的变形情况。

本项目静载试验布置测点1个，仍选择动力触探试验检测段K205+680～K205+800。通过在检测段选取有代表性的测点，开挖尺寸为2.12 m×2.12 m、深度为1.2 m的试坑，放置静载试验压板，压板为正方形，边长为70.7 cm，面积约0.5 m2。试验所选千斤顶规格为1 000 kN，采用手动方式逐级加载，使用百分表观测记录沉降量。每级加载40 kPa，最高荷载为400 kPa，在加载过程中记录地基沉降量，试验检测数据如表2所示，分析绘制P—s曲线如图3所示。

表2 地基土静载试验检测结果

分析表2静载试验检测结果，随着试验荷载的增加，地基土沉降量不断提高。荷载加载到280 kPa时，地基土沉降量有大幅提高，结合图3测点静载试验P—s曲线，在240 kPa位置出现拐点。因此，可判定静载试验所确定的地基土荷载特征值为240 kPa，满足设计要求。

4 结语

结合临吉高速公路碎石土地基处治施工实践，制定加固方案，并开展试验检测地基土承载力，分析试验结果得出以下结论：

1)分析动力触探试验结果，强夯后地基承载力明显提高，且各深度承载力最小值为130 kPa，高于设计要求120 kPa以上；2)结合动力触探试验锤击数检测结果，分析得出测点各深度地基土密实状态均达到稍密及以上；3)分析静载试验结果，荷载加载到240 kPa时P—s曲线出现拐点，可确定地基土荷载特征值为240 kPa，满足设计要求。