公路施工中湿陷性黄土地基处理技术与施工工艺探讨

公路施工中湿陷性黄土地基处理技术与施工工艺探讨
摘要：本文结合新疆自治区公路建设中应用强夯、冲击碾压、重锤夯实处理湿
陷性黄土地基，根据湿陷性黄土的工程特性、湿陷等级采用不同的地基处理方法，分别对强夯、冲击碾压、重锤夯实的加固原理和适用性进行了评价，介绍了强夯、冲击碾压和重锤夯实的施工工艺及质量控制措施。

关键词：湿陷性黄土地基；加固原理；适用性；施工工艺；质量控制措施
1、概述
由于湿陷性黄土的特性，致使公路路基常因处治方法不当或处理不彻底产生
变形沉陷。

如何确保黄土地区公路的正常使用，为车辆行驶提供安全、舒适的环境，避免黄土湿陷的发生产生以及路基变形等病害。

本项目地基处理采用强夯、
冲击碾压、重锤夯实加固来稳定湿陷性黄土路基，其地基处理效果明显，经济易行，设备简单，易于操作等，强夯、冲击碾压、重锤夯实处理方法已在新疆自治
区湿陷性黄土地区的公路施工中得到广泛应用。

对比分析强夯、冲击碾压、重锤
夯实的加固原理及适用性及施工工艺，对后续优化地基处理方案，选择合理适用
的施工方案具有重要的意义。

2 湿陷性黄土的特性
湿陷性黄土在上覆土层自重应力作用下，或在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土。

湿陷性黄土结构排列比较
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。

湿陷性黄土路基容易
导致压缩变形和湿陷变形。

公路路基及构造物引起的荷载，能够对湿陷性黄土产
生压缩变形，随时间增长而变形减小，并很快趋于稳定。

当湿陷性黄土地基被水
浸泡后，会引起附加变形，导致地基局部下沉，产生不均匀沉降，对构造物形成
较大的危害，从而影响路基的整体稳定性。

3 湿陷性黄土的处理方法
3.1湿陷性黄土处治具体原则
①Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性黄土、Ⅰ级自重湿陷性黄土及填土高度小于4m的Ⅱ级自重湿陷性场地可以采用25KJ冲击碾压处治。

②填土高度大于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土场地，Ⅲ、Ⅳ级自重湿陷性黄土
场地，采用强夯处置。

强夯受限路段（机械无法入场地作业的沟壑底部及坡面）
采用重锤夯实。

3.2湿陷性黄土处治措施
①强夯：填土高度大于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土场地，采用夯击能为
1000KN.m的强夯处置。

Ⅲ级自重湿陷性黄土场地，采用夯击能为1500KN.m的强
夯处置。

②冲击碾压：Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性黄土、Ⅰ级自重湿陷性黄土及填土高度
小于4m的Ⅱ级自重湿陷性黄土，采用25KJ的冲击碾压。

③重锤夯实：夯击能600～800KN.m，适用于地形限制，冲击碾无法进场作
业的路段，或虽然能开展工作但路段长度小于200m，拖拉机加速受限，行使速
度不能满足设计冲击能量的路段。

采用逐点夯击方式施工，夯击后的地面整平后，采用小能量逐点夯击找平。

4 湿陷性黄土处治的原理
4.1强夯加固原理
强夯的加固原理：强夯法是反复将重锤提到高处使其自由下落夯击地基，利
用重锤下落产生的冲击波使地基密实，强度提高，压缩性降低的一种地基处理方法。

强夯法：又称动力固结法，是用起重机械将8t～40t夯锤起吊到6m～25m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。

强夯法的有效加固深度可
达6～10m，实际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。

4.2重锤夯实加固原理
重锤夯实与强夯从表面看，两者似乎是同一种地基处理方法，都是对地基进
行夯实处理，只是重锤和落距不同而已，但从机理和效果看，其实是两种完全不
同的方法。

重锤夯实用小型夯锤夯击，能量较小，仅仅为土壤颗粒之间空隙的压密，在地基浅层形成一层较密实的硬壳。

重锤夯实施工简便，但布点较密，夯击
遍数多，施工工期相对较长。

同时夯击能量小，孔隙水难以消散，加固深度有限（一般深 1.2～2.0m）。

如果土壤含水量控制不当，易夯成橡皮土，处理较困难。

4.3冲击碾压加固原理
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。

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10km/h～15km/h，压实效果好。

有效压实深度为1.5m，其影响深度可
达4.0m。

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。

冲击压路机自重较大，与光轮压路机一样，自身的重
力作用会对轮下土体产生一定的静压力，从而密实土体。

冲击压路机产生振动作
用的质量大，其整个工作轮和非圆型的接触面，加上较快的形式速度，对土体的
冲击力非常大。

根据击实效果分析，25KJ三边形压路机行驶速度为12km/h时，
冲击力是同重光轮压路机压实力的25倍。

5 湿陷性黄土地基处理的施工工艺
5.1强夯施工方案
强夯施工前，首先对场地进行平整、碾压，做好排除处理，查明地下管线和
结构物，防止施工造成破坏。

其次进行测量放样，放出场地边线和轴线，设置好
水准基点，根据设计要求进行夯点的布置。

强夯施工应采用15t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机，起重时在臂杆
端部设置辅助门架，防止落锤时机架倾覆。

强夯采用主、副夯和满夯，第Ⅰ遍隔
1点跳夯，第Ⅱ遍补第Ⅰ遍空隙，第Ⅲ遍补Ⅰ、Ⅱ遍空隙，点夯完成后，最后再
以低能量满夯，达到锤印彼此搭接。

主副夯间歇时间72小时，副夯、满夯间歇
时间72小时。

夯点采用正方形布置，夯机就位后，将夯锤按设计夯击能起吊至预定高度，
脱钩下落，放下钓钩测量锤底倾斜度，当倾斜度大于30°时，应将夯坑填平后再
进行夯击，主副夯每点夯击4-6锤，并做好详细记录。

满夯时，夯点彼此搭接
1/4（锤底面积），夯后测量标高。

施工注意事项：施工前应检查锤重和落距，单击夯击能量应符合设计要求。

在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，坚决不允许行人和非
施工车辆进入强夯区，以确保操作员过往行人和车辆等的安全。

施工前应对强夯
段落进行核查，确保采用强夯路段远离建筑物至少50m以上，减少对临近建筑的
影响，同时应根据施工情况，采取隔振、防震措施消除强夯对邻近建筑物的有害
影响。

路基强夯处理区四周挖排水沟及截洪沟，如遇雨季施工，以防雨水长时间
浸泡强夯施工现场。

另外强夯施工时挤出的水可利用排水沟汇聚后用抽水机外排。

严格按照设计及试桩参数进行施工，夯锤应保持平稳，夯位准确，如夯坑内有积
水须用泥浆泵排出。

干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。

当风力大于5级时，应停
止强夯作业，以防机械倾倒，保证安全。

5.2重锤夯实施工方案
重锤夯实施工工艺同强夯施工，主要区别是重锤夯实相对夯击能较小，可以
采用相对小的设备。

重锤夯实施工前，必须在施工现场选择有代表性的路段进行
试夯，检验拟定重锤夯实参数的加固效果，夯击遍数、夯击能量、安全距离及防
护措施等，以指导大面积施工。

确定和验证最佳夯击能、间歇时间、夯间距等参数。

施工参数可根据典型施工区的检验结果进行调整。

5.3冲击碾压施工方案
冲击碾压施工工艺流程：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。

压实机械推荐选用25KJ三边形冲击压路机，冲击碾压宽度不宜小于6m；施
工前应选取代表性路段进行冲击碾压试验，确定压实速度、碾压遍数、施工工艺
等参数，检验加固深度和效果；根据试验路的结果分析总结合理可行的施工工艺、检测方法及质量控制标准。

冲击碾压距民用建筑具体不小于30m，对桥涵结构物
不小于10m。

施工时若发现设计方案受保护距离限制时，可采取以下两种措施：
①开挖宽0.5m深1.5m左右的隔震沟进行隔震；②降低冲击压路机的行驶速度，增加冲击碾压遍数。

冲击碾压行驶速度宜在10～15km/h。

若工作面起伏过大，应停止冲击碾压，
用平地机刮平后再继续施工。

冲击碾压施工场地附近的构造物，在冲击碾压前后
由构造物的施工单位与冲击碾压施工单位共同派人进行观察、检查确认。

发现异
常情况应立即停止施工，调查分析其原因后应采取如增大保护区的范围、低速通
过等措施。

施工中若出现“弹簧”现象，可暂停施工，待含水量降低强度恢复后再施工，
但应注意观察冲击碾压效果。

冲击碾压范围内的出入口应有醒目的安全标记，禁
止无关车辆与闲杂人员出入。

冲击碾压前应做好地面标高测设，以便核查下沉工
程量。

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 结语
在湿陷性黄土地基处理中，采用强夯、冲击碾压、重锤夯实处理，施工设备
简单，处理效果较明显，质量容易控制。

当路基附近存在有房屋或者存在易受到
振动破坏的地段施工受限，可根据具体情况设置防振沟，必要时需采用换填等其
他地基处理方式。

冲击碾压相对强夯和重锤夯实来说，施工当原地面起伏明显，
横纵坡较大，冲击碾压机械无法行驶，施工困难，当连续作业长度小于200m，
无法保证冲击碾压行驶速度，难以达到处理效果，存在填挖交界处原地面纵坡较大，施工机械存在较大的安全隐患。

强夯相对冲击碾压和重锤夯实来说，处理效
果较好，处理深度较大，由于强夯吊锤质量较大，在崎岖地段机械设备进出较为
困难。

在具体施工时，需考虑湿陷性黄土的湿陷性等级、处理深度、现场地形地
貌、施工成本等因素，选择合理优化的施工方案。

参考文献：
[1]《湿陷性黄土地区建筑规范》北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2]《地基处理手册》编写委员会.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]新疆维吾尔自治区公路建设标准化管理手册.
[5]公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）.
[6]公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）.。