强夯置换法在高原重盐渍土路基施工中的工程实践研究

强夯置换法在高原重盐渍土路基施工中的工程实践研究

张强

张强

包头市公路工程股份有限公司

摘要：随着国家西部大开发战略以及西北地区近些年经济社会的快速发展。西北地区特别是高原地区的公路建设十分重要。高原地区受其气候及气温的特性影响其土壤具有了一定特性给公路施工带来了影响。如何解决高原重盐渍土带来的影响进而满足公路建设需要成为了新时期该领域的研究课题。本文对高原重盐渍土的特性以及形成原因进行了简单分析，并对高原重盐渍土对路基工程的影响进行了简单阐述，并从产生影响的根本原因出发，提出了一种除盐法与结构加固法相结合的强夯置换法，并提出相应的置换材料选取、加固处理程序以及相应的技术要求，为研究和应用该项技术的单位提供一定的帮助。

关键字：强夯置换高原重盐渍土路基施工

一、前言

强夯法是土路路基处理的一种常见且有效的方法，其原理为利用夯锤自由落体时所产生的巨大冲击能以及冲击波夯击路基，并通过反复冲击将夯面下的土层进行夯实，进而达到路基具备稳定性的承载力。一般该方法用于碎石土、粘性土、湿陷性黄土等并具备工期短，施工简单等优点。而强夯置换法便是从强夯法演变过来的，主要目的就是延续其优点，其主要是利用向夯坑内回填碎石等颗粒较粗材料再利用强夯法制成强夯置换墩，进而拓展了其应用领域。为此我们利用强夯置换法将高原重盐渍土路基进行了工程应用。

二、高原重盐渍土特性

盐土和碱土以及被盐化和碱化的土壤统称为盐渍土。在公路工程应用中按照熔盐类土壤地表全层1m内占0.3%为标准达到以上的称为盐渍土。并按照含量的大小区分盐渍土的重弱程度。因此重盐渍土是一种土壤中熔盐类较高的土壤，并具备以下特性。

（一）高原重盐渍土形成原因

在我国的西北高原地区，其气候一般属内陆干旱性气候进而使得该地区冬季严寒，夏季高温并且多旱少雨，由于其蒸发量高于降水量便使得了该地区土壤中可溶性盐类物质随着毛细管水上升并积于表层，进而导致大面积积盐形成了具有高原特色的重盐渍土。

（二）高原重盐渍土基本特性

高原重盐渍土因其环境特性影响受环境温度变化影响较大，当高原温度降低时，土壤中的盐分结晶进而体积增大导致土地膨胀，如果当高原温度升高时，土壤中的盐分结晶体脱水进而体积变小导致土地疏松。在该种气温影响的反复变化下使得路基产生变形。

三、高原重盐渍土对路基工程的影响

由于受高原重盐渍土性质的影响，在对该土壤进行路基施工时会对工程造成很大的影响，常常会因为使用或施工方法不当造成道路翻浆、溶陷以及盐胀等现象。其中道路翻浆是受土质、温度以及水等自然因素的影响形成的，特别是高原地区受干燥气温影响时，路基会产生较高的强度，但一旦其受到水解时其强度便会急剧下降甚至超过50%。溶陷主要是重盐渍土地基在水的作用下使得土地盐分溶解到水中被带走进而影响了土地强度。而盐胀又是另一种极端，其因为土壤中盐分聚集，结晶体膨胀造成地表膨胀进而使路基变形造成影响。（图1：高原重盐渍土对路基影响实例）

四、高原重盐渍土路基病害的主要防治方法

解决高原重盐渍土路基病害的方法还是要从其产生原理入手，对症下药。为此常见的防治方法主要有结构加固法、水分隔断法以及除盐法。其中结构加固法便是利用技术手段路基进行加固，强夯法就是其中的一种，其他常见的方法有挤密加固地基、半刚性地基等方法。水分隔断发顾名思义就是在路基设置一种防水隔断层进而防止水的渗透，进而减少水对路基结构变化的影响，其常见的方法有设置土工织物隔离层或提高路基等。除盐法主要原理是使用各种方法降低土壤中的溶盐度进而降低盐分，其常见的方法有更换填料法、化学处理法、浅层处治法等。因此，强夯置换法便是一种将除盐法和结构加固法相结合的方法。

五、强夯置换法的工程实践

（一）置换材料的选取

强夯置换法中施工第一步便是置换材料的选取，由于高原重盐渍土的最主要特性就是盐分较高并且受气温及水的影响较大，为此我们一般针对这些特点采用一些块石和石料不易受风化，透水性较差，结构紧凑，抗剪度较高的材料。同时材料的最大粒径一般不超过30cm。

（二）加固处理程序

在置换材料选取之后，便进入到加固处理程序。其主要分为以下几个步骤：其中第一步便是选定施工通道建立加固处理的强夯平台；第二步便是按照路基的纵向进行回填置换，并一直置换到机械设备可以进驻为止，在回填置换过程中其最小回填厚度一般不小于2m；第三步便是强夯，其中强夯的条件必须满足强夯平台达到50m；第四步便是对强夯处理后的路基进行检验，其检验标准一般设为工后沉降小于20cm，弯沉小于0.06cm，路基回弹压缩模量大于20MPa，压实度大于95%；第五步需要的是工艺纪律服从，一般为在路基施工后的两周开始路面结构施工。

夯击技术要求

夯击要通过三次进行，第一遍的夯击能量设置为1000-4000KNM，点夯夯点间距设置为6m并且呈现出梅花形分布，在夯击的过程中夯击能要逐渐加大。并在下次夯击前清除夯坑积水，各个夯击点保持不变并由中线坐标控制。第一遍强夯后需要应力消散期15天。第二遍夯击主要目的是补夯其夯击能量设置为2000KNM，点夯要求同第一遍强夯相同。第三遍强夯便可将夯击能量降低到1000KNM，并且要求夯锤为圆锤，各夯点为相互压切的四分之一圆并且可以依次夯击。之后便可以对路基承载能力进行检测以达到180KPa为基准，如果达不到便继续补夯直到达到标准为止。

六、结论

综上所述，在我国西北高原地区由于受气候和气温影响其一些土壤呈高原重盐渍土壤，其土壤特性呈高盐分易溶解等特性进而给公路施工以及工程造成一定的影响。为减少其影响，从问题的原因入手，我们采取强夯置换法进行解决。强夯置换法就是除盐法与结构加固法的结合，其中除盐法主要目的就是降低路基的盐分。强夯法有其严格的处理程序与技术要求，在工程实践中要将强夯置换化按照严格的技术要求进行结合，才能达到解决和降低高原重盐渍土壤给公路施工带来的影响。

参考文献：

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