冲击碾压和强夯法在湿陷性黄土路基中的应用

周广利

1 概述

随着交通基础设施的大力建设，以前很少遇见的湿陷性黄土特殊路基现在也多了起来，为了更好地了解和知道湿陷性黄土路基的处理方法，本文通过对湿陷性黄土的特性、冲击碾压和强夯法的介绍，以使大家对湿陷性黄土路基的处理方法设计要点有所了解。

2 湿陷性黄土

1)湿陷性黄土的工程特性。湿陷性黄土颗粒中粉粒达55%以上，粘粒大部分被胶结成集粒或在砂粒及粗粉粒的表面。由于排列比较疏松、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。

由于湿陷性黄土具有大孔隙及垂直节理等特殊构造，故其垂直方向的渗透性较水平方向大，土体经压实后大孔构造被破坏，其透水性也大大降低。此外，粘粒的含量会影响湿陷性黄土的渗透性，而对地基工程产生一定的影响。

2)湿陷性黄土的湿陷等级。应根据湿陷量的计算值和自重湿陷量的计算值等因素确定。湿陷性黄土地基的湿陷等级见表1。

表1 湿陷性黄土地基的湿陷等级 mm

湿陷性黄土路基的变形有压缩变形和湿陷变形两种。压缩变形由公路路基及其构造物的荷载引起，随时间增长而逐渐衰减，并很快趋于稳定。湿陷变形则是地基被水浸后所引起的一种附加变形，往往具有局部性和突发性，而且湿陷变形很不均匀，对公路路基及其构造物的危害较大。

3 冲击碾压和强夯法在湿陷性黄土处理中的适用性

1)冲击碾压。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[3]。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12 km/h～15 km/h，压实效果好。有效压实深度为1.5 m，其影响深度可达4.0 m。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。2)强夯法。强夯法:又称动力固结法，是用起重机械将8 t～40 t夯锤起吊到6 m～25 m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[4]。强夯法的有效加固深度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 冲击碾压和强夯法在处理湿陷性黄土中的设计要点

4.1 冲击碾压

1)根据拟建项目的工程地质勘察资料和水文资料，对湿陷性黄土进行湿陷等级划分和影响深度划分，从而确定冲击碾压的适宜性和设计处理或影响深度。冲击碾压有效压实深度为1.5 m，影响深度可达4.0 m。2)机具的选取:冲击压实机械一般采用25 kJ冲击式压实机，其速度必须控制在10 km/h～15 km/h之间。3)冲击碾压范围:根据地勘和路线走向确定要处理的湿陷性路基路段。4)冲击碾压夯坑和冲击遍数:冲击夯坑均按梅花形散布，纵横向轮迹交错，横向轮迹重叠20 cm。冲击遍数根据处理深度和强度确定，一般为10遍～20遍，具体遍数通过试验段来确定。

4.2 强夯法

1)根据项目的工程地质勘察资料和水文资料，对湿陷性黄土进行湿陷等级划分和影响深度划分，从而确定强夯法的适宜性和设计夯实厚度。2)强夯能级就是满足强夯处理厚度，其值的选取主要与强夯地基处理厚度或强夯有效加固深度有关。强夯能级的选取可以参考《强夯法处理湿陷性黄土地基规程》中根据工程经验给出的夯实厚度与强夯能级的关系。3)夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三边形或正方形布置。4)单点夯击次数一般根据以下确定:夯点的夯击数(最佳夯击能)应根据现场的试夯确定，一般情况应满足的条件是:最后两击或三击的平均夯沉量不大于50 mm～100 mm。5)强夯遍数根据地基土类别而定，对于细粒土强夯遍数要求多些，湿陷性黄土主要由粉质黏土和粉土组成，具有大孔隙，排气性好，易压缩的特点，强夯遍数可选2遍～4遍，土含水量大时宜多遍强夯。

5 冲击碾压和强夯法处理湿陷性黄土的施工工艺

1)冲击碾压。准备工作:包括冲击压实机械及试验检测设备到场与调试、劳动力和材料保证、管理组织分工等，并事前标出进行冲击压实的范围，通过试验路段检测数据制定具体的压实方法和控制标准，确保在规定范围内能够有效压实，不造成漏压和过压现象。

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。

2)强夯法。施工工艺流程见图1。

6 施工质量控制

6.1 冲击碾压

冲击压实地段，应在施工前和施工后对高程、压实度各检测一遍，用前后数据进行对比判断冲击压实的质量，并及时调整压实遍数。

检测频率:压实度，每 100 m布设一个检测点;高程，每 20 m测一横断面，每断面按左、中、右测3个点。动力触探等检验按相关检测规范进行。

检测范围:压实度，对地表以下2.0 m范围内每50 cm一层，分层检测。

判断标准: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。

6.2 强夯法

1)采用强夯法时，土的天然含水量宜低于塑限含水量1%～3%或液限含水量的0.6倍;当土的天然含水量低于10%时，应对其增湿至接近最佳含水量;当土的天然含水量大于塑限含水量3%以上时，应晾干降低其含水量。2)消除黄土层湿陷性的有效深度，应根据试夯结果确定在设计要求消除湿陷性的深度内，土的湿陷系数s均应小于 0.01。3)严格按要求进行逐点夯击，每击1次，观测1次高程并记录，用同样方法完成1个夯点的夯击，并观测此夯点的总沉降量和高程并记录。若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。强夯施工中主要是检查夯锤落距、夯击次数和夯沉量以及强夯施工记录等。强夯施工结束后，强夯路基质量检验主要是在已夯实的场地内挖探井取土样进行室内试验，检测土的干密度、压缩系数、湿限系数等指标。

7 结语

冲击碾压和强夯法的施工工艺、质量判定方法已比较成熟地在高速公路特殊路基及路堑地基，路堤顶面的深层次处理上广泛应用，对难以满足设计要求的压实度提高非常明显，效果较为理想，是湿陷性黄土地基处治的有效方法，前景十分广泛，值得推广应用。

[1] 陕西省计划委员会.湿陷性黄土地区建筑规范[M].北京:中国建筑工业出版社，2004.

[2] 《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].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] 吴宏海，姜 龙.铁朝高速公路朝阳段黄土湿陷敏感性分析[J].山西建筑 ，2008 ，34(1):159-160.

[5] 朱小卫.强夯法处理湿陷性黄土的探讨[J].河北勘察，1998(2):38-40.