強(qiáng)夯法施工技術(shù)在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用探討

李雪梅

（云南友源工程造價(jià)咨詢有限公司 云南 昆明 650000）

強(qiáng)夯法施工技術(shù)在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用探討

李雪梅

（云南友源工程造價(jià)咨詢有限公司 云南 昆明 650000）

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善下，公路道路交通建設(shè)發(fā)展迅猛。在公路工程施工建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到不良路基，如果處理不好，會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉陷或者路基失穩(wěn)的情況。對(duì)于這類路基，會(huì)使用強(qiáng)夯法來(lái)對(duì)軟土路基進(jìn)行處理，具有節(jié)省材料、使用設(shè)備簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)?；诖?，本文對(duì)強(qiáng)夯施工技術(shù)在市政道路軟土路基中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

強(qiáng)夯法；市政道路；軟土路基

市政公路的施工質(zhì)量和路基質(zhì)量有比較大的聯(lián)系。在實(shí)際施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到軟土路基，如果處理不好，會(huì)對(duì)市政道路后期的運(yùn)營(yíng)造成較大的影響。強(qiáng)夯法作為一種常用的軟土路基處理措施，通過(guò)利用振動(dòng)和沖擊力來(lái)提升地基的強(qiáng)度，具有良好的適應(yīng)性?，F(xiàn)通過(guò)實(shí)際案例，對(duì)強(qiáng)夯法施工技術(shù)的應(yīng)用措施進(jìn)行探討。

1　案例介紹

某公路工程施工過(guò)程中從一段低洼路段穿過(guò)，需要使用粉質(zhì)黏土和粉土來(lái)作為填土對(duì)路基進(jìn)行處理，填土厚度為6～8m。施工工期緊，如果使用常規(guī)的分層碾壓和分層填筑法不能達(dá)到施工要求，景觀研究后決定使用強(qiáng)夯法來(lái)對(duì)路基進(jìn)行處理。

2　強(qiáng)夯法的定義及其相關(guān)原理

2.1強(qiáng)夯法的定義

強(qiáng)夯法是指利用重物以一定的高度自由墜落時(shí)的力量對(duì)下面土方進(jìn)行夯實(shí)的處理，以此達(dá)到提高土地緊實(shí)度，承載力的目的。由于強(qiáng)夯法在作業(yè)過(guò)程中需要利用機(jī)械的加固處理，所以此法也被稱為動(dòng)力固結(jié)法。在進(jìn)行城市行政道路建設(shè)施工時(shí)，經(jīng)常采用強(qiáng)夯法。常利用塔吊等裝置將重錘提升到數(shù)米的高度，然后放下，利用其自由下落的勢(shì)能將土方夯實(shí)。當(dāng)前，大型工程施工中強(qiáng)夯法在軟土、沙質(zhì)土、粘土施工中都有廣泛的應(yīng)用[1]。同時(shí)由于強(qiáng)夯法在施工過(guò)程對(duì)周邊影響較小，所以此法常在城市中的建筑群密集地區(qū)適用，如市政道路的建設(shè)。

2.2動(dòng)力置換的依據(jù)

這項(xiàng)原理又可以分為樁式置換原理和整式置換原理兩種處理形式。其中，樁式置換原理是在施工中利用強(qiáng)大的沖擊力將碎石夯填如土層中，在土壤中形成結(jié)實(shí)的碎石墩或者碎石樁。其在樁體內(nèi)部的碎石相互作用力使樁體達(dá)到平衡狀態(tài)。而整式置換原理則是利用強(qiáng)大的夯擊力將碎石整體的填進(jìn)土層中。

2.3動(dòng)力固結(jié)原理

這項(xiàng)原理常被應(yīng)用到對(duì)細(xì)顆粒物質(zhì)的飽和土質(zhì)進(jìn)行夯實(shí)處理作業(yè)，其在強(qiáng)夯法基本原理作用下，利用巨大的勢(shì)能沖力對(duì)作業(yè)土體進(jìn)行沖擊，破壞其原有的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生對(duì)外溝通的縫隙，排空土體里的孔隙水，粉末化的土質(zhì)在失去空隙壓力后，會(huì)固結(jié)硬化大幅度提高土體的承載力。

2.4動(dòng)力密實(shí)的依據(jù)

這項(xiàng)原理主要是應(yīng)用于對(duì)非飽和、多孔隙、粗顆粒的土體進(jìn)行夯實(shí)加固作業(yè)的。它是利用強(qiáng)夯法原理產(chǎn)生的強(qiáng)大勢(shì)能沖擊、壓縮土體，原始的土壤顆粒并不都是均勻的橢圓形或圓形等不規(guī)則實(shí)體，而是在其間存在片狀體，使土壤存在空隙，強(qiáng)夯法的巨大沖擊力可以破壞這些結(jié)構(gòu)，使土壤結(jié)構(gòu)里原有的顆粒物質(zhì)間的接觸位點(diǎn)錯(cuò)位變形，增大土壤顆粒間的接觸面積，使土體更加緊實(shí)，從而達(dá)到增加土地的承載力的目的。

3　強(qiáng)夯施工的設(shè)計(jì)思路

3.1施工準(zhǔn)備階段

①基底處理。在進(jìn)行基底處理前先要將低洼水進(jìn)行抽干處理，繼而使用建筑渣土作為強(qiáng)夯的基底，而且建筑渣土的填筑厚度要控制在80～100mm范圍內(nèi)。②堆填土方。我們可使用重型自卸車進(jìn)行運(yùn)輸土方，通過(guò)推土機(jī)將其推平，為了保證路基兩側(cè)夯擊的效果較為顯著，可在夯擊時(shí)在每側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)夯錘直徑，使夯擊的成效性更為突出。

3.2強(qiáng)夯法的主要施工階段

（1）夯擊機(jī)具。強(qiáng)夯吊機(jī)宜選擇履帶式強(qiáng)夯吊機(jī)，而且起吊能力要達(dá)到50t，高度控制在20m，并帶有自動(dòng)脫鉤裝置。主夯錘要滿足高1.6m，直徑2.2m，底面積3.80m2，滿夯錘重10t，直徑與底面積與主夯錘相同的要求。

（2）夯擊施工的主要技術(shù)參數(shù)。強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置應(yīng)選取梅花形較為合適，主副夯點(diǎn)之間的距離為5m。第一步進(jìn)行主夯施工，并且要保證最后兩擊的平均夯沉量要不大于50mm。第二步待主夯施工結(jié)束后，采取同樣的方式在主夯點(diǎn)的中間區(qū)域進(jìn)行副夯施工。夯擊遍數(shù)一般為三次：①主夯，夯點(diǎn)距離為5m，夯擊能為3000kN/m；②副夯，在主夯的中間部位進(jìn)行，夯擊能3000kN/m；③進(jìn)行滿夯，夯點(diǎn)搭接1/3，夯擊能為1000kN/m。

3.3強(qiáng)夯法試驗(yàn)結(jié)果分析

在進(jìn)行強(qiáng)夯法施工前，首先要進(jìn)行試夯。所謂試夯是明確施工前的具體夯擊次數(shù)以及夯間距等。然后對(duì)每次夯實(shí)量與地面的變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，待平均夯沉量小于50mm以及夯坑周圍土體基本穩(wěn)定時(shí)所獲取的夯擊次數(shù)即為本次施工所需的夯擊次數(shù)[2]。圖2中所表示的是夯擊次數(shù)和累計(jì)夯沉量之間的關(guān)系曲線。從圖1、圖2中我們可清楚的得到：夯沉量與夯擊次數(shù)的關(guān)系，即夯沉量越高所需的夯擊次數(shù)越少；當(dāng)夯擊次數(shù)達(dá)到7次、8次時(shí)，夯沉量隨夯擊能的增大而變大，直至最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。所以，在該項(xiàng)施工中夯擊次數(shù)應(yīng)為8次，夯擊能采用3000kN/m較為科學(xué)有效。

圖1　夯擊次數(shù)和每擊夯沉量之間的關(guān)系

圖2　夯擊次數(shù)和累計(jì)夯沉量之間的關(guān)系曲線

3.4夯后路床的主要施工

待強(qiáng)夯法施工結(jié)束后，路基頂面像路床等部位會(huì)出現(xiàn)不同程度的下沉，因而要使路床的強(qiáng)度以及平整度等與標(biāo)準(zhǔn)要求相吻合，可選取5～7%低劑量灰土分層進(jìn)行填筑工作，提供路床的使用效率。

4　強(qiáng)夯法的主要施工設(shè)備以及施工流程

4.1施工設(shè)備

強(qiáng)夯法在使用前要準(zhǔn)備以下設(shè)備，像水準(zhǔn)儀、推土機(jī)、履帶式起重機(jī)各1臺(tái)，24m的高龍門架支撐1套12t的夯錘1個(gè)。如果起重機(jī)不能在單攬錘上應(yīng)用時(shí)，施工人員可使用助脫鉤裝置來(lái)協(xié)助其完成。在進(jìn)行具體的操作中要注意將夯錘掛在脫鉤裝置的上方，然后將夯錘吊至固定高度時(shí)，使用吊機(jī)上副卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩將鎖卡焊合件吊起，這樣便于夯錘自由下落，提高夯實(shí)度。如圖3所示。該方法已在全國(guó)得到大力的應(yīng)用，而且反響也很高。

圖3　脫鉤裝置

4.2施工主要流程

①將施工場(chǎng)地徹底清理干凈，繼而開(kāi)始測(cè)量場(chǎng)地的高程，確定第一遍夯實(shí)的具體方位。②將起重機(jī)的夯錘與夯點(diǎn)準(zhǔn)確定位，并且測(cè)量出夯前的錘頂高程。③將夯錘固定到預(yù)定的高度范圍內(nèi)，當(dāng)夯錘脫鉤自由下落時(shí)，立即放下吊鉤，量出錘頂高程的具體高度。在施工中如果出現(xiàn)坑底有傾斜等現(xiàn)象時(shí)，要立即中止夯實(shí)工作，將坑底的傾斜現(xiàn)象調(diào)整到位，繼而進(jìn)行下階段的工作。④上述的工作完成后，循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行上述前三步，直至全部夯實(shí)完成即可[3]。⑤待夯實(shí)工作全部結(jié)束后，使用推土機(jī)將夯坑進(jìn)行填平處理，并再一次測(cè)量場(chǎng)地的高程。⑥使用碾壓機(jī)將路面進(jìn)行壓平處理，直到路面全部壓實(shí)即可，最后再對(duì)場(chǎng)地經(jīng)一次全面的測(cè)量。

5　對(duì)強(qiáng)夯施工成效的檢驗(yàn)

強(qiáng)夯法施工結(jié)束后，在進(jìn)行路床灰土施工前要對(duì)強(qiáng)夯路基的完成效果進(jìn)行全面的檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即補(bǔ)救，減少不必要的損失。在對(duì)強(qiáng)夯法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)中，我們可從以下兩個(gè)層面加以著手：

（1）檢測(cè)壓實(shí)度。施工人員可在500～1000m3范圍內(nèi)隨意選取三處，從夯面下距離50～100cm使用灌砂法對(duì)土壓實(shí)度指標(biāo)進(jìn)行全面的測(cè)定，由于存在部分路段的土層較厚，因而在開(kāi)挖中對(duì)這些區(qū)域要格外重視，仔細(xì)全面的檢測(cè)該區(qū)域的壓實(shí)度，檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)是較未處理之前相比，強(qiáng)夯土層密度提高到4～8%即可算完合格，可在市政道路的路面壓實(shí)中進(jìn)行安全應(yīng)用。

（2）通過(guò)采取具體的措施進(jìn)行檢測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)夯法處理路基效果顯著，與設(shè)計(jì)的要求相吻合。在道路排水施工中應(yīng)用強(qiáng)夯法處理路基，開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)土體的密實(shí)度很高，而且強(qiáng)夯法的有效應(yīng)用也使得排水溝槽兩側(cè)壁的直立面更加穩(wěn)固，在很大程度上增加了其使用年限。

6　結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，在市政道路的軟土路基施工中強(qiáng)夯法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)在于一方面可最大限度的提高地基的承載力，在地基的深層加固中發(fā)揮著重要作用；另一方面強(qiáng)夯法較為環(huán)保，在施工中不會(huì)造成一定的污染，也會(huì)節(jié)省一部分費(fèi)用。當(dāng)前，強(qiáng)夯法已經(jīng)被許多國(guó)家所認(rèn)可，并已投入到施工建設(shè)中，隨著強(qiáng)夯法在實(shí)踐應(yīng)用中不斷改進(jìn)與完善，其在未來(lái)的市政道路施工中的作用將會(huì)越來(lái)越重要。

[1]張慶國(guó).強(qiáng)夯法加固機(jī)理與應(yīng)用[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2003：56～57.

[2]吳海.淺談強(qiáng)夯法在高填方地基中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009，35（23）：129～130.

[3]張佳璐.強(qiáng)夯法在地基處理工程中的應(yīng)用[J].鐵道建筑，2009（06）：88～ 90.

U416.1

A

1673-0038（2015）18-0213-02

2015-4-10

李雪梅（1987-），女，四川成都人，助理工程師，從事市政造價(jià)工作。