摘要：利用現(xiàn)有舊路，對(duì)其進(jìn)行加寬加鋪改造，可提高其道路等級(jí)或改善道路服務(wù)功能，從而改善現(xiàn)有道路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使其具有更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本從結(jié)合具體工程從強(qiáng)夯參數(shù)的確定、強(qiáng)夯施工注意事項(xiàng)兩個(gè)方面介紹了強(qiáng)夯法加固舊路基技術(shù)。
　　1引言
　　路基是整個(gè)公路構(gòu)造的重要組成部分．路基承受由路面?zhèn)鱽淼男熊嚭奢d以及路基本身及路面的重力，均可能使路基產(chǎn)生各種變形，直接導(dǎo)致路面的破壞。路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，是保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性的基本條件．對(duì)原有高速公路進(jìn)行加寬以及將低等級(jí)的道路改建成高速公路，舊路基的利用問題則是關(guān)鍵的技術(shù)問題。通過強(qiáng)夯可以加快新地基的固結(jié)速度，提高老路基的壓實(shí)度，從而避免新老路基的不均勻沉降．因此強(qiáng)夯法成為舊路改造過程中一種切實(shí)可行的方法[1,2]。
　　2強(qiáng)夯法原理
　　眾所周知，土體是由土的固體顆粒、土中水及土中氣體組成的三相分散體。土體的壓縮主要是由于土中氣體的壓縮和土中水的排出導(dǎo)致的，土顆粒本身的變形可以忽略不計(jì)。土體的強(qiáng)度受到顆粒間的有效接觸應(yīng)力的控制，并隨有效應(yīng)力的增大而增大．土體中孔隙體積愈小，亦即土中水和氣體所占體積愈小，土體的壓縮性愈小，強(qiáng)度愈大。因此，對(duì)土體進(jìn)行強(qiáng)夯處理的目的可歸結(jié)為減小土體中氣體和水所占體積。夯擊加固土體的方法就是通過施加外力使士中孔隙體積減小，土顆粒間更加靠近。對(duì)于土體中氣體來講，較容易在壓力作用下壓縮或從孔隙通道排出；只有封閉的微氣泡不易壓縮，但所占體積相對(duì)較小。對(duì)于土體中水來講，其本身的壓縮性可忽略不計(jì)，只有暢通的排水通道才有可能使其排出，只有受到外界施加的壓力才能擺脫重力、毛細(xì)作用力以及土顆粒表面分子引力的約束作用而被排出。因此，足夠大的外加壓力和較為暢通的排水通道是土體被夯擊壓實(shí)的充分條件。這也表明，非飽和土體較之飽和土體更容易被壓實(shí)，粗粒土較之細(xì)粒土更容易被壓實(shí)。
　　強(qiáng)夯法對(duì)路基土的加固作用概括為如下幾方面：
　　(1)壓實(shí)作用。巨大的強(qiáng)夯沖擊能不僅使土中空氣所占體積被壓縮，也使水中的封閉微氣泡被壓縮。
　　(2)土體局部液化。當(dāng)能量以反復(fù)沖擊荷載的形式施加于土體時(shí)，氣體逐漸被壓縮；土顆粒表面的結(jié)合水膜被擾動(dòng)，使其擺脫分子引力的約束。當(dāng)含氣量為零時(shí)，土體中孔隙水壓力急聚上升，局部發(fā)生液化。
　　(3)孔隙水從裂隙中排出，土體固結(jié)。在巨大的強(qiáng)夯沖擊能作用下，土中產(chǎn)生裂隙；結(jié)合水的轉(zhuǎn)化也導(dǎo)致土體的滲透性增大。因此，土體得以排水固結(jié)。
　　(4)土體觸變的恢復(fù)過程。強(qiáng)夯期間，土體強(qiáng)度大幅度降低．當(dāng)土體接近或產(chǎn)生液化時(shí)，強(qiáng)度處于最低值，此時(shí)土體處于完全破裂的狀態(tài)。同時(shí)土體中結(jié)合水部分地轉(zhuǎn)化為自由水。在孔隙水壓力逐漸消散的同時(shí)，土顆粒間進(jìn)一步靠近以及新的結(jié)合水膜逐漸形成，抗剪強(qiáng)度和變形模量隨之恢復(fù)和增加[3]。
　　3工程概況
　　黃黃高速公路為國家重點(diǎn)公路滬蓉西重要組成部分，是湖北省境內(nèi)的重要路段。黃黃高速的線位大部分與老的黃黃汽車專用線重合。黃黃汽車專用線始建于八十年代末期，當(dāng)時(shí)修建標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)汽車專用公路，路基寬度為18米，高度一般在1-6米。老路堤的土質(zhì)復(fù)雜，且受當(dāng)時(shí)規(guī)范和施工條件的影響，該路邊坡壓實(shí)不充分，邊緣不穩(wěn)定，高填土路段基底壓實(shí)不足，有沉陷，特別是黃岡路段的主要壓實(shí)機(jī)械為鏈軌車，且路堤修筑時(shí)間僅為一個(gè)月，壓實(shí)度很難保證。深層取芯結(jié)果證實(shí)，路堤土的壓實(shí)度絕大部分在80％以下。原設(shè)計(jì)方案是將老路堤全部清除后重新填筑碾壓形成新路堤。這一方案盡管可有效保證路堤的施工質(zhì)量，但卻會(huì)形成對(duì)舊路資源浪費(fèi)和新的土地資源的侵占，并且會(huì)增加路堤土石方工程量，延長(zhǎng)工期，增加工程造價(jià)。威乳高速公路的建設(shè)可否利用老路堤，如何利用老路堤，成為該工程關(guān)鍵的技術(shù)問題之一。
　　4強(qiáng)夯參數(shù)確定
　　強(qiáng)夯參數(shù)包括單次夯擊能、夯擊數(shù)、夯點(diǎn)間距及兩次夯擊之間的時(shí)間差等。試夯前我們將對(duì)其中的部分關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究并初步擬定。
　　在新地基上進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)地基中產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力和動(dòng)土壓力進(jìn)行了研究，通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了強(qiáng)夯的一些關(guān)鍵參數(shù)。強(qiáng)夯過程中會(huì)引起超靜孔隙水壓力，對(duì)超靜孔隙水壓力進(jìn)行研究，對(duì)指導(dǎo)強(qiáng)夯施工具有重要意義．為研究強(qiáng)夯引起的超靜孔隙水壓力的瞬態(tài)長(zhǎng)消規(guī)律，試驗(yàn)中使用了三個(gè)動(dòng)態(tài)水壓力傳感器；為研究強(qiáng)夯后超靜孔隙水壓力的長(zhǎng)時(shí)消散規(guī)律，試驗(yàn)中使用了兩個(gè)靜態(tài)水壓力傳感器。
　　我們?cè)趯?duì)水位較高的地基進(jìn)行強(qiáng)夯時(shí)，擊數(shù)控制在4擊左右，并且點(diǎn)夯與鋪底夯間隔時(shí)間最少為兩天。這樣做既能滿足要求，并有一定的安全儲(chǔ)備，又不至于浪費(fèi)能量。
　　在強(qiáng)夯法施工，我們一般借助于Menard公式確定夯擊的有效處理深度，這里我們?cè)谝阎�錘重的情形下借助于此公式反推夯錘起吊高度[4]。
　　  (1)
　　式中：h為加固深度，即需加固的路堤高度；MH為夯擊能；α為系數(shù)，其確定是最難的，它與土的力學(xué)參數(shù)有關(guān)。
　　由式(1)可得夯擊能為：
　　  (2)
　　試驗(yàn)段處的舊路堤高度約為4米，而α一般在0.38～1.0范圍內(nèi)，由此可知MH在16-110之間變化。為保守起見，試夯中取MH=100t•m。另外，試夯中所用夯錘重量為l0t，于是可得夯錘的起吊高度為10m。
　　夯擊擊數(shù)也是一個(gè)很重要的強(qiáng)夯參數(shù)，目前還沒有確定路堤加固次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式和理論解。但是，對(duì)一些地基強(qiáng)夯工程實(shí)例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：一般加固l0米深度范圍內(nèi)的非飽和地基土夯擊次數(shù)大于5時(shí)己達(dá)到80％以上的加固程度(即在給定的單擊功能下完成夯沉量的80％以上)；夯擊次數(shù)大于10時(shí)已基本達(dá)到較理想的加固程度。在此初步擬定路堤點(diǎn)夯次數(shù)為8、l0、12擊，對(duì)它們分別進(jìn)行試驗(yàn)。
　　5強(qiáng)夯施工的注意事項(xiàng)
　　試夯結(jié)果表明，強(qiáng)夯法是一種非常適用于舊路改造的經(jīng)濟(jì)、快捷、有效的方法。但在具體實(shí)施時(shí)。有些環(huán)節(jié)需要特別重視，否則會(huì)起到負(fù)面影響。在試夯過程中，我們得到了～些教訓(xùn)，同時(shí)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。下面簡(jiǎn)單論述一下，希望能為以后的強(qiáng)夯施工提供借鑒和幫助。
　　1.強(qiáng)夯后，為防止降雨，要及時(shí)將夯坑推平。一般情況下，即使經(jīng)過推土機(jī)整平，也不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些坑洼地帶，這將導(dǎo)致下雨后雨水不能立即派走，路面易形成積水地帶。特別是表層的虛土大量吸水飽和，形成海綿效應(yīng)，造成路堤內(nèi)含水量過高，影響后續(xù)施工及路堤質(zhì)量。因此，強(qiáng)夯法施工應(yīng)提前規(guī)劃好施工季節(jié)，盡量避開雨季，如確因工期等因素的影響非施工不可，要采取相應(yīng)的措施，如：根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)掌握天氣情況，降雨時(shí)間及強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)、精心調(diào)度和安排施工計(jì)劃；雨季強(qiáng)夯施工，宜分區(qū)塊施工；強(qiáng)夯完成后，用推土機(jī)將強(qiáng)夯區(qū)域推出一定的排水坡度，同時(shí)挖排水溝和集水井，集水井應(yīng)低于排水溝并設(shè)潛水泵，下雨時(shí)應(yīng)及時(shí)抽排水；滿夯并平整場(chǎng)地后，應(yīng)禁止輪式車輛碾壓。防止因車輛反復(fù)碾壓產(chǎn)生“橡皮土”，當(dāng)局部出現(xiàn)“橡皮土”時(shí)可將其挖除，換填干土或砂石料補(bǔ)夯，當(dāng)“橡皮土”較薄且面積較大時(shí)，可用推土機(jī)的松土器將地表層翻松、涼曬后補(bǔ)夯，當(dāng)“橡皮土”較厚且面積較大時(shí)，可用生石灰進(jìn)行處理。
　　2、由于強(qiáng)夯施工機(jī)械一般大且笨重，它的爬坡能力很差，而強(qiáng)夯處理的高速公路路段一般為高填方，如果夯機(jī)頻繁的爬上爬下，將延誤工期，并易出現(xiàn)安全事故。因此應(yīng)做好施工組織管理，盡量使一臺(tái)夯機(jī)在同一路段內(nèi)作業(yè)，以減少夯機(jī)爬坡次數(shù)。
　　3、強(qiáng)夯法施工中，夯錘在瞬間給路面以強(qiáng)大的沖擊力，此沖擊力在地基和路堤內(nèi)以波的形式向外傳播。不斷傳來的應(yīng)力波會(huì)對(duì)已施工完畢的道路構(gòu)造物(如橋涵)造成損害，有時(shí)也會(huì)對(duì)一定距離內(nèi)的人員、建筑物、設(shè)備等造成損害。所以，強(qiáng)夯施工前應(yīng)首先考察周圍情形，務(wù)必使強(qiáng)夯點(diǎn)在建筑物和人員的安全距離之外，必要時(shí)挖防震溝。同時(shí)在夯錘落地的瞬間會(huì)濺起土石或泥漿，所以在施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全措施，確保行人和居民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。
　　4、當(dāng)靠近松鋪路堤邊坡進(jìn)行強(qiáng)夯作業(yè)時(shí)，重達(dá)幾十噸的夯機(jī)極易引起邊坡失穩(wěn)，從而釀成翻車事故。為了既避免這種事故發(fā)生，有保證路堤壓實(shí)度滿足規(guī)范要求，應(yīng)將路堤向外超填至少兩米。而且嚴(yán)禁在雨后對(duì)路堤邊坡進(jìn)行強(qiáng)夯，因?yàn)榇藭r(shí)路堤土體潮濕，抗滑穩(wěn)定性差。
　　6結(jié)語
　　通過原位試驗(yàn)測(cè)得老路堤的原始參數(shù)，然后在施工現(xiàn)場(chǎng)開展試驗(yàn)段施工，最后科學(xué)合理的提出新地基、老路堤和新地底的強(qiáng)夯施工參數(shù)，并且對(duì)強(qiáng)夯施工現(xiàn)場(chǎng)的安全距離作了測(cè)試和分析。這對(duì)以后的類似的施工具有積極的借鑒意義。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)
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