淺談高填方路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)

周鵬

三門峽市公路局

摘要：作者結(jié)合某工程實(shí)例，闡述了強(qiáng)夯技術(shù)在施工應(yīng)用工作中的原理和技術(shù)特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了強(qiáng)夯施工的技術(shù)方案以及實(shí)施過程中質(zhì)量和安全控制的規(guī)程，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)顯示強(qiáng)夯法是實(shí)現(xiàn)高填方路基壓實(shí)的一種有效的施工方法，在工程應(yīng)用中取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：高填方路基；強(qiáng)夯法；壓實(shí)度

1 工程概況

強(qiáng)夯處理區(qū)域主要集中在A大道K1+380～K1+580，K2+280～K2+380 兩段。其中K1+400～K1+580 段為拋填土翻挖處理區(qū)，在K1+400～K1+455 段右側(cè)緊鄰路基填方邊線有友鄰施工單位活動(dòng)板房；在K1+580～K1+620 右側(cè)110 m外有當(dāng)?shù)匦陆ň用裥^(qū)；在K1+480～K1+620 段左側(cè)距中線17.5 m 有鄰近施工單位臨時(shí)圍墻需拆除。按照設(shè)計(jì)要求，A大道K2 + 280～K2+380 段為路基填筑區(qū)，道路沿線填方高度大于20 m 時(shí)，為降低工后沉降和增加路基整體強(qiáng)度，按照設(shè)計(jì)要求采用點(diǎn)夯夯能3 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m 進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

車輪荷載對(duì)路基工作區(qū)的影響隨車輪荷載的增大而加深，在路基工作區(qū)內(nèi)，路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是保證路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性中極為重要的組成部分。路基中應(yīng)力值等于路基頂面應(yīng)力的深度地方，雖然車輪荷載應(yīng)力影響較小，但路基自重產(chǎn)生的恒載應(yīng)力已經(jīng)相當(dāng)于荷載應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)予以高度重視，因此高填方路基下部的壓實(shí)度對(duì)減小路堤在恒載作用下的固結(jié)變形至關(guān)重要，同時(shí)也能減少路面在使用過程中的沉降，保證公路的質(zhì)量安全。但是路基自然沉降時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，如果處理方法不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致路面開裂、塌陷、下沉、變形等多種問題，對(duì)路基質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響?，F(xiàn)有靜碾及振動(dòng)壓路機(jī)的施工在客觀上還不能有效的解決不均勻沉降問題，有時(shí)即使采取了縱向挖臺(tái)階及分層碾壓控制層厚等措施，可由于沉降時(shí)間不足，也不能及時(shí)有效的解決問題。大量的調(diào)研資料顯示，采用強(qiáng)夯法進(jìn)行高填方路基壓實(shí)是最有效的辦法。

2 強(qiáng)夯法的原理及特點(diǎn)分析

強(qiáng)夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結(jié)的方法，稱動(dòng)力固結(jié)法，利用起吊設(shè)備，將10t～40t 的重錘提升至10m～40m 高處使其自由下落，依靠強(qiáng)大的夯擊能和沖擊波作用夯實(shí)土層。強(qiáng)夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對(duì)非飽和的粘性土地基，一般采用連續(xù)夯擊或分遍間歇夯擊的方法；并根據(jù)工程需要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以確定夯實(shí)次數(shù)和有效夯實(shí)深度。現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)表明：在100 t·m～200 t·m 夯實(shí)能量下，一般可獲得3m～6 m 的有效夯實(shí)深度。這是在重錘夯實(shí)法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而其加固機(jī)理又與它不一樣，這是一種地基處理的新方法。

強(qiáng)夯過后土體會(huì)通過以下4 個(gè)階段使得土體強(qiáng)度持續(xù)提高：

1）夯擊能量轉(zhuǎn)化使得土質(zhì)強(qiáng)制壓縮且伴隨土體震密（表現(xiàn)為土體內(nèi)氣體排出，孔隙水壓力隨之上升）；

2）部分土體液化或者土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞（表現(xiàn)為原有土體強(qiáng)度降低或者土體的抗剪強(qiáng)度弱化）；

3）土體排水固結(jié)壓密（表現(xiàn)為土體滲透性能改變，土體裂隙發(fā)展穩(wěn)定，土體強(qiáng)度提高）；

4）土體內(nèi)部觸變恢復(fù)且伴隨固結(jié)壓實(shí)（表現(xiàn)為部分自由水又變成薄膜水，土的強(qiáng)度隨之繼續(xù)提高）。影響強(qiáng)夯效果的因素較多，其中土質(zhì)及其特性是最主要的原因，土體本身的特性在很大程度上影響強(qiáng)夯的質(zhì)量。除此之外強(qiáng)夯能級(jí)、夯擊錘、強(qiáng)夯沖擊布點(diǎn)、單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)以及間歇時(shí)間的影響也不可忽視。因此采用強(qiáng)夯法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)就包括，確定有效加固深度、夯擊點(diǎn)布置、夯擊能量、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、遍數(shù)間隔時(shí)間，根據(jù)這些設(shè)計(jì)參數(shù)的要求制定相應(yīng)的強(qiáng)夯處理方案。

3 強(qiáng)夯處理方案及施工控制

3. 1 強(qiáng)夯處理方案制定

按照設(shè)計(jì)要求在填深大于20 m 的路堤和既有拋填土必須進(jìn)行強(qiáng)夯處理。A大道K1+380～K1+580 段拋填區(qū)域在距路床底10.0 m 標(biāo)高處、距路床底3.0 m 標(biāo)高處分別進(jìn)行強(qiáng)夯，夯擊間距5m×5m 梅花形布置，點(diǎn)夯夯能3 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m。B大道K0+000～K0+580 段為高填方區(qū)，每填筑7 m 高進(jìn)行一次強(qiáng)夯，夯擊間距5 m×5 m 梅花形布置，點(diǎn)夯夯能2 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m。對(duì)所有強(qiáng)夯區(qū)域，每一遍每一夯點(diǎn)點(diǎn)夯n 次，第n 次檢驗(yàn)貫入度與第n-1 次貫入度之差是否小于5 cm（n 根據(jù)試驗(yàn)確定），且土體隆起高度不大于10 cm，若差別較大需加夯次數(shù)，直到兩者貫入度與隆起高度滿足要求。檢驗(yàn)質(zhì)量以壓實(shí)度控制，7m 深度范圍內(nèi)的壓實(shí)度要求達(dá)到96%。強(qiáng)夯過程中需進(jìn)行補(bǔ)土，采用推土機(jī)平整，壓路機(jī)碾壓。

按照設(shè)計(jì)要求，在B大道K0+380 臨時(shí)涵管上方覆土7 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁強(qiáng)夯處理。為降低強(qiáng)夯震動(dòng)對(duì)周邊居民區(qū)、建筑物、已建管涵等的影響，在A大道K1+380～K1+580 段、B大道K0 + 360～K0+420 段強(qiáng)夯區(qū)域開挖減震溝。減震溝底寬1.6 m，溝深2.0 m，邊坡坡率1∶0.5。強(qiáng)夯處理工藝流程：施工場(chǎng)地標(biāo)高測(cè)定→場(chǎng)地平整→試夯→確定強(qiáng)夯參數(shù)→點(diǎn)夯夯點(diǎn)放線→夯機(jī)就位→強(qiáng)夯夯擊→夯坑推平、標(biāo)高控制→滿夯夯擊→地基檢測(cè)→驗(yàn)收合格→進(jìn)入一般路堤填筑。

3. 2 強(qiáng)夯施工質(zhì)量及安全控制

1）質(zhì)量控制。當(dāng)夯錘即將提升到預(yù)定高度時(shí)，稍停一下，停擺之后繼續(xù)提升，直到脫鉤，夯錘下落，每次夯擊時(shí)的落錘應(yīng)平穩(wěn)。強(qiáng)夯時(shí)，夯點(diǎn)距離中心偏差不能大于10 cm。夯擊中，當(dāng)夯坑底部不平時(shí)，及時(shí)調(diào)整墊平。雨季施工，夯坑要及時(shí)回填，避免坑內(nèi)積水滲入地下影響強(qiáng)夯效果。當(dāng)夯坑和夯擊的場(chǎng)地由于下雨及其他原因有積水時(shí)，及時(shí)排出積水，一般晾曬2d～3d 后進(jìn)行強(qiáng)夯施工；必要時(shí)換土再夯，以免施打形成橡皮土。

夯坑回填及時(shí)，在完成每一夯區(qū)，及時(shí)安排推土機(jī)回填夯坑，方法是將合格填料用推土機(jī)推平，并將夯坑填平到設(shè)計(jì)要求標(biāo)高，使坑內(nèi)土體高于周圍土體約10 cm～20 cm，再進(jìn)行滿夯一遍。嚴(yán)格進(jìn)行工序間檢測(cè)、檢查驗(yàn)收，只有上道工序施工質(zhì)量檢查合格后，方可進(jìn)入下道工序的施工。

2）施工安全措施。本強(qiáng)夯處理高邊坡區(qū)域，A大道主要集中在K1+455～K1 +500 拋填土處理段，挖深4.3 m～10.2 m；B大道主要集中在K0+000～K0+480 段路堤邊坡高度21.0 m～47.2 m。強(qiáng)夯處理過程中，邊坡區(qū)域施工安全措施如下：

a. 強(qiáng)夯時(shí)高邊坡坡腳嚴(yán)禁站人，并在顯眼位置設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)語標(biāo)牌。b. 強(qiáng)夯時(shí)現(xiàn)場(chǎng)管理人員隨時(shí)巡視、檢查翻挖土體邊坡、路堤邊坡穩(wěn)定性，對(duì)可能出現(xiàn)的開裂、崩塌、滑移、滾石等險(xiǎn)情提前預(yù)判、提前處理。c. 設(shè)置安全通道，強(qiáng)夯工作面與裝運(yùn)作業(yè)面相互錯(cuò)開，嚴(yán)禁上、下交叉作業(yè)，邊坡上方有人工作時(shí)，邊坡下方不準(zhǔn)有人停留或通行。d. 清理邊坡上凸出的塊石和整修邊坡時(shí)，從上而下順序進(jìn)行，坡面上的松動(dòng)土、石塊必須及時(shí)清除。嚴(yán)禁在危石下方作業(yè)、休息和存放機(jī)具。e. 施工中如發(fā)現(xiàn)拋填土體、路堤邊坡有開裂、滑移、崩塌跡象危及施工安全時(shí)，立即停止施工，撤出人員和機(jī)具，并報(bào)告監(jiān)理單位和建設(shè)單位處理。待險(xiǎn)情處理完畢后，方可再次組織機(jī)械、人員進(jìn)場(chǎng)施工。f. 施工機(jī)械靠近路堤邊緣作業(yè)時(shí)，要求根據(jù)邊坡高度留有必要的安全距離（距離邊緣2 m 以上），并設(shè)專人指揮，指揮人員不得進(jìn)入機(jī)械作業(yè)范圍內(nèi)。

4 測(cè)試結(jié)果

土體受到夯擊作用的影響發(fā)生土體擾動(dòng)和固結(jié)，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果反映出各組土樣夯擊后的干密度比夯前密度大體均大幅度提高。隨著夯擊擊數(shù)的增加，土體的干密度越來越大，這與夯擊數(shù)增加有很大關(guān)系，因?yàn)橥馏w固結(jié)夯擊能增加使得土體干密度迅速增加。按照設(shè)計(jì)要求，使土體達(dá)到要求的合格密度，現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯嚴(yán)格按照方案執(zhí)行使夯擊能達(dá)到相應(yīng)能級(jí)。

5 結(jié)語

強(qiáng)夯法應(yīng)用到高路堤填筑時(shí)在短時(shí)間可以有效改善土體的性質(zhì)，針對(duì)強(qiáng)夯法用于高填方路基填筑處理，本文從工程實(shí)踐中得出以下結(jié)論：

1）高填方路基中當(dāng)深度很大時(shí)外荷載與地基土壓力在土體中的應(yīng)力對(duì)土體不利，必須保證工作區(qū)路基中土的壓實(shí)度。

2）強(qiáng)夯法用于壓實(shí)土體時(shí)應(yīng)根據(jù)初始含水率、初始干密度等土體基本情況擬定相應(yīng)的夯擊擊數(shù)、夯錘直徑、夯擊能的方案。

3）本工程采用強(qiáng)夯進(jìn)行高填方路基填筑壓實(shí)后，通過現(xiàn)場(chǎng)土體壓實(shí)度檢驗(yàn)報(bào)告表示土體滿足填筑要求。

4）用強(qiáng)夯法施工時(shí)應(yīng)該制定相應(yīng)的質(zhì)量控制和安全控制規(guī)程以確保工程的順利實(shí)施。

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