強夯置換法在雜填土路基施工中的運用

向華

（無錫市錫山區(qū)重點工程建設(shè)管理辦公室，江蘇無錫 214101）

0 前言

筆者參與建設(shè)的高鐵商務區(qū)膠陽中路新建工程項目，設(shè)計道路平面線形在 ZK0+600～ZK0+760、YK0+500～YK0+800 段需穿越原吼山采石場段。依據(jù)勘察設(shè)計部門提供的巖土工程勘察報告，上述兩段地形地貌受破壞較嚴重，土層變化較復雜，原采石場經(jīng)回填后，回填至標高一般為 6～7 m，中間局部為水坑，坑底標高約 2 m，右幅（YK0+600～YK0+800）上部為土堆，地勢較高，標高一般約為15～18 m（相對回填高度約 10 m），現(xiàn)狀填土為其它場地基坑開挖土，回填時間 1 a 以內(nèi)，成分以粘性土含建筑垃圾（碎磚、水泥塊），局部為碎樁等，上部零星有生活垃圾堆。

根據(jù)原施工圖設(shè)計，此兩段采石坑雜填土段采用壓密注漿軟基施工工藝，通過對 ZK0+600～ZK0+700 段施工過程的控制和監(jiān)測，現(xiàn)場管理機構(gòu)發(fā)現(xiàn)了以下問題：

（1）通過對壓漿過程的全過程觀測，不同樁位在大致相同的深度，壓力表的示值始終無法處在一個相對穩(wěn)定的窄壓力區(qū)間，壓力示值最大值達到 0.6 MPa，部分壓漿管下沉阻力很小的樁位，壓漿時壓力表示值小于 0.2 MPa。

（2）盡管采取了先外圍，后內(nèi)部，相鄰樁位跳打等成樁措施，但水泥漿外溢（冒）等現(xiàn)象依然十分突出。

（3）完成注漿施工的段落，通過對成型反壓層的外觀目測，表面無明顯隆起等變形。

（4）通過對路基外側(cè)邊緣實際挖探的深坑觀察，該路段地下水位較高，目測僅距反壓層頂約1.5 m，水質(zhì)略顯黃褐色。該水質(zhì)對水泥凝結(jié)的影響還需做進一步論證。

1 強夯置換法概念及方案設(shè)計

鑒于壓密注漿法在試驗段施工中出現(xiàn)的問題，現(xiàn)場管理機構(gòu)組織了專家會議，經(jīng)討論，專家組否決了原設(shè)計方案，決定采用強夯置換法工藝對文中所述雜填土段進行路基處理。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2002），所謂強夯置換法是指將重錘提到高處使其自由落下形成夯坑，并不斷夯擊坑內(nèi)回填的砂石，鋼渣等硬粒料，使其形成密實的墩體的地基處理方法。

結(jié)合專家會議意見，設(shè)計單位變更了原施工圖設(shè)計，最終確定了如下雜填土路基強夯施工設(shè)計方案：

（1）首先在左右幅之間及左幅路基外側(cè)設(shè)降水措施，抽取采石坑底部蓄水（盡量降低地下水位），以保證強夯效果。

（2）左幅 ZK0+600～ZK0+750 路段采用 50 cm 厚碎石強夯置換，強夯范圍至路基坡腳向外 3 m；右幅 YK0+505～YK0+790 路段及右幅與山體之間路段，首先將現(xiàn)狀高出原地面約 9 m 的雜填土挖除 7 m，利用該部分挖方作為左右幅之間綠化帶內(nèi)綠化用土（壓實度≥87%），然后也采用 50 cm 的碎石強夯置換，強夯范圍：北側(cè)至內(nèi)側(cè)土路肩邊線向北 30 m，南至吼山山體。

（3）根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工單位提供的強夯施工機械參數(shù)，單擊夯擊能按 3 000 kN · m 設(shè)計，夯錘重為 1.9 t，落距 16 m；強夯置換墩體采用 0.5 m厚碎石，粒徑大于 30 cm 顆粒不宜超過全重的30%，墩間距可采用夯錘直徑的 2.5 倍；采用梅花樁布置。施工時由外向內(nèi)首先將 50 cm 碎石夯入地面，第一次完成后約 7 d 采用同樣的方法進行第二次，根據(jù)沉降觀測量決定是否進行第三次強夯，直至土體無明顯下沉（最后兩擊沉降量≤200 mm）為止。

2 強夯置換法施工步驟及流程

2.1 強夯置換法施工步驟

強夯置換施工可按下列步驟進行：

（1）清理并平整施工現(xiàn)場，鋪設(shè)一層厚度為 50 cm碎石施工墊層。

（2）標出夯點位置，并測量場地高程。

（3）起重機就位，夯錘置于夯點位置。

（4）測量夯前錘頂高程。

（5）夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當夯坑過深而發(fā)生起錘困難時停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平，記錄填料數(shù)量，如此重復直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準完成一個墩體的夯擊。當夯點周圍軟土擠出影響施工時，可隨時清理并在夯點周圍鋪墊碎石，繼續(xù)施工。

（6）按由內(nèi)而外，隔行跳打原則完成全部夯點的施工。

（7）推平場地，用低能量滿夯，將場地表層夯實，并測量夯后場地高程。

（8）25 t 以上噸位壓路機碾壓密實。

2.2 施工工藝流程

參照上述施工建議步驟，可總結(jié)繪制如下施工工藝流程圖（見圖1）。

圖1 施工工藝流程圖

3 強夯置換方案實施

3.1 降水

要保證強夯施工效果，降水是重要的保證措施之一。結(jié)合該項目填土的現(xiàn)狀，填土時間短、填筑材料雜且含有建筑圬工材料，因此，該項目采用了管井降水方案。管井成井采用了帶活瓣樁尖的鋼管振動成井，內(nèi)襯梅花開孔并做好反濾措施的UPVC 管，管徑 300 cm，井深達到原采石坑底，沿路基坡腳范圍外 3 m，間距 10 m 布置，其中左幅路基兩側(cè)布置，右幅沿遠離山腳的路基外側(cè)布置。成井后采用潛水泵抽水，連續(xù)降水時間 7 d 后，井內(nèi)24 h 基本無積水，即開始強夯施工，在路基填土施工完成前，保證降水持續(xù)進行。

3.2 施工設(shè)備

施工設(shè)備的選擇重點是對夯錘的選擇，錘的直徑過小，強夯時易將土層擊穿，錘不易吊出，土易隆起；錘的直徑過大，夯點碎石不能有效地夯入土體的有效置換深度內(nèi)。對此，強夯深度宜控制在1.5～2.0 m 較好。依據(jù)設(shè)計確定的夯擊功，該項目實施時選擇了履帶式起重機（帶摩擦離合器），夯錘重 19 t，直徑 2.2 m，夯錘落距 16 m。

3.3 方案實施過程簡述

（1）因道路右幅現(xiàn)狀堆土較高，而設(shè)計的夯擊能量影響深度僅在 7 m 左右，因此首先對右幅的堆土進行了挖除，將左、右幅現(xiàn)狀高程基本降至同一高度，挖除的土方沿右幅外側(cè)堆放，除用作綠化填土外，兼具類似反壓護道作用。

（2）鋪設(shè)碎石墊層。降水基本達到要求后即開始碎石墊層的鋪設(shè)，碎石應控制好粒徑及含泥量，最大粒徑不大于 30 cm，粒徑大的可結(jié)合人工平鋪于碎石墊層底部，碎石中的含泥量應不大于 20%，鋪設(shè)時應利用挖掘機整平并夯拍碾壓，保證鋪設(shè)的碎石墊層表面平整，顆粒間嵌擠基本密實。

（3）夯點放樣。根據(jù)設(shè)計確定的路基邊坡度 1:3，路基強夯寬度為 29 m，采用 5 m 間距梅花型布設(shè)夯點，并用石灰對夯擊點予以標識。夯點偏差不大于 10 cm。

（4）強夯施工。強夯從道路邊線起，無論點夯還是滿夯，都需采取由強夯區(qū)邊向中間順序施工。同一排的夯點采取間隔跳打，不可依次夯擊。夯擊時夯錘的氣孔保持暢通，夯錘確保落地平穩(wěn)，夯位準確，如出現(xiàn)錯位或夯錘傾斜過大時，需將夯坑填平后補夯。施工過程中需對每一擊單夯夯擊能量（夯錘落距）、每次夯沉量等進行詳細記錄。根據(jù)對施工過程數(shù)據(jù)統(tǒng)計的整理，該項目強夯過程共實施 3 遍，其中點夯 2 遍、滿夯 1 遍，每個點夯點計 5擊/遍，第 1 擊夯沉量 0.7～0.8 m，第 2 擊夯沉量0.3～0.4 m，第 3 擊夯沉量 0.2～0.3 m，第 4 擊夯沉量 0.1～0.2 m，第 5 擊-0.1～0.1 m（因處理范圍位于鍋底狀基巖上方，部分雜填土厚度僅 2 m 左右，導致最后一擊時出現(xiàn)了反彈），累計夯沉量1.2～1.8 m。

3.4 方案實施結(jié)果后評價

為了對強夯施工方案的實施情況進行科學評價，現(xiàn)場管理機構(gòu)組織了標準貫入法密實度檢測及工后沉降觀測。

（1）標準貫入法回填土密實度檢測。為了進行有效比對，在貫入點選擇時，既隨機在強夯范圍內(nèi)選了 4 點，又在強夯范圍外選擇了 2 點。檢測結(jié)果表明：強夯范圍內(nèi)的點在 3 m 深度處及 5 m 深度處標準貫入試驗數(shù)值 N 在 6～9 擊之間，處理效果較好，承載力特征值達 150～180 kPa，7 m 深度處標準試驗數(shù)值在 1～2 擊，屬松軟狀態(tài)；強夯范圍以外的點，密實度較差，屬松軟狀態(tài)，力學強度低，不經(jīng)處理不宜利用。依據(jù)上述結(jié)果判斷，強夯影響深度界于 5～7 m 之間，基本達到設(shè)計預計強夯影響深度。

（2）工后沉降觀測。強夯面整平碾壓后，開始進行 6%石灰土填筑，同步埋置沉降板，左、右幅各選取 2 個斷面，每個斷面埋置 3 點。部分觀測結(jié)果如表1、表2所列。

表1 工后沉降觀測結(jié)果一覽表（一）

表2 工后沉降觀測結(jié)果一覽表（二）

綜合分析上述沉降觀測數(shù)據(jù)，隨著降水施工的停止，強夯施工后約 2.5 個月，沉降趨于穩(wěn)定，累計沉降量 50 mm 左右，路基穩(wěn)定，符合設(shè)計及道路施工技術(shù)規(guī)范要求。

4 結(jié)語

施工實踐表明，強夯置換法施工是處理特殊路基填土的有效方法，該方法不僅施工工藝簡單，工程效果顯著，而且體現(xiàn)施工的環(huán)保和節(jié)約。隨著土地利用管控力度的加大和城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，越來越多的原城市建筑垃圾棄土點、堆放點可能納入道路路線規(guī)劃范圍。在該項目中此方法的成功實施，為類似工程提供了借鑒。

[1] JGJ79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 李浩，劉東甲，侯超群.強夯法對雜填土地基處理效果的實例分析﹝J﹞.合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2012，（6）.

[3] 桂躍，朱佩寧，楊花海，魏海.回填土地基強夯處理效果檢驗方法對比研究﹝J﹞.勘察科學技術(shù)，2012，（1）.