蘭州新區(qū)東南片區(qū)某道路工程中強(qiáng)夯的應(yīng)用

牟德清

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州 730050）

蘭州新區(qū)東南片區(qū)某道路工程中強(qiáng)夯的應(yīng)用

牟德清

（蘭州市城市建設(shè)設(shè)計(jì)院，甘肅 蘭州 730050）

在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)時(shí)，現(xiàn)狀場(chǎng)地已經(jīng)過(guò)初步整平，正處于自然沉降期；場(chǎng)地內(nèi)多為黃土狀粉土層及馬蘭黃土，具濕陷性；素填土層由于回填時(shí)間較短，填方高度較大，尚未完成自重固結(jié)，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，需進(jìn)行加固處理。結(jié)合上述地質(zhì)特點(diǎn)及道路工期要求，提出采用強(qiáng)夯法對(duì)路基進(jìn)行加固，以消除黃土濕陷性，提高路基的承載力。

場(chǎng)平區(qū)；路基加固處理；強(qiáng)夯

1 工程概況

蘭州新區(qū)東南片區(qū)地貌屬黃土丘陵地帶，以黃土梁峁與梁峁間凹地為主，總規(guī)劃用地面積約6.5 km2。按照新區(qū)用地規(guī)劃，業(yè)主單位在進(jìn)行土地開發(fā)整理時(shí)已經(jīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行了初步整平，場(chǎng)地正處于自然沉降期。受業(yè)主委托所承接的項(xiàng)目為該片區(qū)二期道路工程中的次干道和支路的工程設(shè)計(jì)。在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)該場(chǎng)地地勘報(bào)告所述：工程所經(jīng)場(chǎng)地內(nèi)多為黃土狀粉土層及馬蘭黃土，具濕陷性；素填土層由于回填時(shí)間較短，填方高度較大，尚未完成自重固結(jié)，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，需進(jìn)行加固處理。本項(xiàng)目組結(jié)合上述地質(zhì)特點(diǎn)并根據(jù)道路工期要求，提出采用強(qiáng)夯法對(duì)路基進(jìn)行加固[1]，以消除黃土濕陷性并提高路基的承載力。

強(qiáng)夯前先做試驗(yàn)段以確定夯錘質(zhì)量、落距、夯點(diǎn)布置、夯擊次數(shù)及夯擊遍數(shù)等參數(shù)，以及經(jīng)濟(jì)合理的施工工藝。

2 試夯的前期準(zhǔn)備

根據(jù)工程具體情況，將試驗(yàn)段選定于片區(qū)內(nèi)環(huán)二路第一段K0+660～K0+800 m，全長(zhǎng)140 m，強(qiáng)夯試驗(yàn)段夯擊能為點(diǎn)夯4 000 kN·m、滿夯2 000 kN·m；環(huán)二路第二段K0+260～340 m，全長(zhǎng)80 m，強(qiáng)夯試驗(yàn)段夯擊能為點(diǎn)夯6 000 kN·m、滿夯2 000 kN·m。這兩段為全填方段，填料均取自一期土石方工程挖方區(qū)的黃土梁峁分布的黃土（④-1層馬蘭黃土），原地貌為普通農(nóng)作物地區(qū)，填筑范圍內(nèi)設(shè)計(jì)無(wú)涵渠、通道等構(gòu)筑物，具有填筑施工時(shí)連續(xù)、完整的優(yōu)勢(shì)。填筑高度為8～12 m。

試夯所需機(jī)械設(shè)備和檢測(cè)儀器配備見表1、表2。

表1 機(jī)械設(shè)備

表2 檢測(cè)儀器配備

3 施工準(zhǔn)備

3.1 施工測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的控制網(wǎng)，放出試驗(yàn)段范圍開挖邊線及第一遍夯點(diǎn)位置。

3.2 技術(shù)準(zhǔn)備

熟悉施工圖設(shè)計(jì)，理解試驗(yàn)段目的，技術(shù)交底層層落實(shí)。

3.3 人員、機(jī)械設(shè)備、物資準(zhǔn)備

所有人員全部到位，特種作業(yè)持證上崗，機(jī)械設(shè)備已檢修調(diào)試，滿足要求，物資準(zhǔn)備充足。強(qiáng)夯機(jī)為HZQH3000C型、YTQH350型，錘底直徑均為2.5 m，錘重分別為20 t、30 t，單擊夯擊能量分別為4 000、6 000 kN·m（落距均按20.0 m）。

3.4 數(shù)據(jù)采集

委托檢測(cè)單位進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

4 施工方法

試夯施工工藝流程為：路面下挖1 m→場(chǎng)地整平→表層灑水→第一遍點(diǎn)夯→夯坑整平→第二遍點(diǎn)夯→夯坑整平→第三遍點(diǎn)夯→夯坑整平→低能量滿夯2遍→整平壓實(shí)→素土回填至灰土墊層底標(biāo)高。施工工藝流程圖見圖1。

圖1 試夯施工工藝流程圖

4.1 土方開挖

根據(jù)測(cè)量人員復(fù)測(cè)結(jié)果，放出開挖邊線，根據(jù)設(shè)計(jì)要求按路面設(shè)計(jì)高程下1 m來(lái)確定場(chǎng)地挖填高度。根據(jù)交底資料，采用挖掘機(jī)配自卸汽車對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行開挖，開挖出土方運(yùn)至指定地點(diǎn)傾卸。達(dá)到預(yù)定標(biāo)高后，采用挖掘機(jī)、裝載機(jī)（或推土機(jī)）配光輪壓路機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平后，布置出強(qiáng)夯點(diǎn)位，測(cè)量人員逐點(diǎn)測(cè)量高程后，即可進(jìn)行強(qiáng)夯。

為保證開挖質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)根據(jù)開挖進(jìn)度及時(shí)通知測(cè)量人員對(duì)開挖后路段進(jìn)行復(fù)測(cè)。達(dá)到預(yù)定標(biāo)高后，利用挖掘機(jī)及推土機(jī)配光輪壓路機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，以便下一工序施工。每次場(chǎng)地整平前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地灑水悶濕后再碾壓整平。

4.2 強(qiáng)夯

夯擊能4 000 kN·m夯點(diǎn)布置見圖2。

圖2 夯能4 000 kN·m夯點(diǎn)布置圖（單位：m）

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，單點(diǎn)間距一般為1.5～2.5D（D為錘底直徑），在確定的試驗(yàn)段區(qū)域內(nèi)用白灰標(biāo)出夯點(diǎn)位置。第一遍點(diǎn)夯和第二遍點(diǎn)夯按2D間距布設(shè)，第三遍點(diǎn)夯按1.707D均間距布設(shè)；滿夯為挨點(diǎn)錯(cuò)位相切。

夯擊能6 000kN·m夯點(diǎn)布置見圖3。

圖3 夯能6 000 kN·m夯點(diǎn)布置圖（單位：m）

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，單點(diǎn)間距一般為1.5～2.5D，在確定的試驗(yàn)段區(qū)域內(nèi)用白灰標(biāo)出夯點(diǎn)位置，第一遍點(diǎn)夯和第二遍點(diǎn)夯按2.4D間距布設(shè)，第三遍點(diǎn)夯按2.049D均間距布設(shè)；滿夯為挨點(diǎn)錯(cuò)位相切。

滿夯夯擊能2 000 kN·m夯點(diǎn)布置見圖4。

圖4 滿夯夯點(diǎn)布置圖（單位：m）

滿夯采用輕錘滿夯兩遍，每遍一擊。

夯擊步驟如下：

（1）灑水悶濕后，在場(chǎng)地上標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程；（2）夯機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，測(cè)量錘頂高程；（3）將夯錘起吊到預(yù)定高度（即20 m），待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程，若發(fā)生坑底傾斜而造成夯錘傾斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底填平；（4）每次夯擊測(cè)量錘頂高程，計(jì)算沉降量，最后兩擊沉降量平均值不大于50 mm，即進(jìn)行下一夯擊點(diǎn)；（5）第一遍夯擊完成后用推土機(jī)整平，標(biāo)出第二遍夯擊點(diǎn)位置，按第一遍方法進(jìn)行第二遍夯擊，重復(fù)前過(guò)程直至完成第三遍夯擊；（6）第三遍夯擊完成后用推土機(jī)整平，以低夯擊能量2 000 kN·m滿夯兩遍，每遍錘擊數(shù)為一擊[2]。

由于本區(qū)域無(wú)地下水，試驗(yàn)段未考慮消散期。表層土過(guò)干時(shí)（尤其在滿夯階段），應(yīng)灑水悶濕后再施工。雨期施工時(shí)，要防止雨水浸泡現(xiàn)場(chǎng)，夯坑內(nèi)有積水應(yīng)及時(shí)排出，表層土含水量過(guò)高應(yīng)晾曬后再施工。

4.3 素土回填

填筑前首先放出線路中樁和填筑邊線，每10 m釘出邊線木樁；為保證路基邊緣的壓實(shí)度，邊線應(yīng)比設(shè)計(jì)線每邊寬出50 cm。

填筑土料采用挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)輸。

攤鋪前若基底土為干燥狀態(tài)，則對(duì)基底進(jìn)行灑水處理，基底土應(yīng)為濕潤(rùn)狀。因本工程填土料天然含水量均較低，在卸土及攤鋪時(shí)可視天然含水量情況進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，但應(yīng)控制在最佳含水量的（12.9±1）%范圍內(nèi)。按規(guī)定松鋪厚度進(jìn)行攤鋪，填料的攤鋪采用裝載機(jī)，保證每一填層的平整度及層厚（即松鋪厚度30 cm），攤平過(guò)程中不斷用鐵鍬挖洞檢查松鋪厚度。原則上每一層填筑時(shí)均須形成2%～4%的人字形橫坡，有困難時(shí)可在基床底層逐步形成。在相鄰兩區(qū)段上下兩層填筑接頭處須錯(cuò)開不小于2 m的距離。

攤鋪整平后，若松鋪厚度、平整度和含水量符合要求即開始碾壓，若含水量未達(dá)到最佳含水量的-2%，應(yīng)進(jìn)行表面灑水，灑水后根據(jù)天氣情況一般經(jīng)過(guò)0.5～1.0 h后再開始碾壓。采用22 t凸輪和光輪振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)采取從兩側(cè)向中心的順序，縱向進(jìn)退式碾壓，行與行輪跡重疊0.4～0.5 m，橫向同層接頭處重疊0.4～0.5 m，相鄰兩區(qū)段縱向重疊1.0～1.5 m，以保證無(wú)漏壓、無(wú)死角，確保碾壓的均勻性。碾壓方法為：首先光輪壓路機(jī)靜壓一遍，然后用凸輪壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓2～5遍，再用光輪壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓一遍（可調(diào)整），最后再靜壓一遍消除輪跡。碾壓行駛速度宜為3～4 km/h，最大速度不超過(guò)4 km/h[3]。

素土回填部分壓實(shí)度需進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4.4 夯后檢測(cè)

素土回填壓實(shí)度檢測(cè)合格后即進(jìn)行夯后檢測(cè)，檢測(cè)手段采用室內(nèi)土工試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)及載荷試驗(yàn)等，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析論證。

5 試驗(yàn)路段數(shù)據(jù)分析

5.1 夯點(diǎn)夯沉量

點(diǎn)夯夯沉量統(tǒng)計(jì)見表3。由表3可知：夯擊能級(jí)為4 000 kN·m、夯點(diǎn)擊數(shù)為7擊時(shí)，第一遍、第二遍、第三遍點(diǎn)夯的最后兩擊平均夯沉量分別為41、43、43 mm；夯擊能級(jí)為6 000 kN·m、夯點(diǎn)擊數(shù)為8擊時(shí)，第一遍、第二遍、第三遍點(diǎn)夯的最后兩擊平均夯沉量分別為44、43、37 mm。顯然，兩種夯擊能級(jí)的最后兩擊平均夯沉量均滿足設(shè)計(jì)要求（不大于50 mm）。

5.2 路基夯沉量

實(shí)際施工時(shí)的路基夯沉量統(tǒng)計(jì)見表4。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)夯場(chǎng)地高程按路面設(shè)計(jì)線下挖1.0 m，強(qiáng)夯后產(chǎn)生的夯沉下陷深度用素土分層碾壓至灰土墊層底標(biāo)高即可。當(dāng)?shù)缆方Y(jié)構(gòu)層厚度為64 cm時(shí)，夯擊能級(jí)為6 000 kN·m的平均夯沉量為87.6 cm，素土回填高度為100+87.6-64-60=63.6 cm；夯擊能級(jí)為4 000 kN·m的平均夯沉量為37.6 cm，素土回填高度為100+37.6-64-60= 13.6 cm。當(dāng)?shù)缆方Y(jié)構(gòu)層厚度為50 cm時(shí)，夯擊能級(jí)為6 000 kN·m的平均夯沉量為87.6 cm，素土回填高度為100+87.6-50-60=77.6 cm；夯擊能級(jí)為4 000 kN·m的平均夯沉量為37.6 cm，素土回填高度為100+37.6-50-60=27.6 cm。

表3 點(diǎn)夯夯沉量統(tǒng)計(jì)表

表4 路基夯沉量統(tǒng)計(jì)表

5.3 壓實(shí)系數(shù)

強(qiáng)夯試驗(yàn)段施工完成，經(jīng)甘肅土木工程科學(xué)研究院檢測(cè)，夯擊能級(jí)4 000 kN·m時(shí)，鉆孔取樣10 m深度內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)為81.5%，夯擊能級(jí)6 000 kN·m時(shí)，鉆孔取樣10 m深度內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)為86.0%，后者比前者提高5.5%；夯擊能級(jí)4 000 kN·m時(shí)，鉆孔取樣5 m深度內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)為81.9%，夯擊能級(jí)6 000 kN·m時(shí)，鉆孔取樣5 m深度內(nèi)的壓實(shí)系數(shù)為91.4%，后者比前者提高9.5%。壓實(shí)系數(shù)統(tǒng)計(jì)見表5。

表5 壓實(shí)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語(yǔ)

（1）點(diǎn)夯單擊夯能6 000 kN·m，夯擊三遍，每遍夯擊次數(shù)為8擊，第一遍點(diǎn)夯和第二遍點(diǎn)夯按2.4D間距布設(shè)，第三遍點(diǎn)夯按2.049D均間距布設(shè)；滿夯單擊夯能2 000 kN·m，夯擊兩遍，每遍一擊，滿夯為挨點(diǎn)錯(cuò)位相切。為確保工期目標(biāo)，點(diǎn)夯第二遍與第三遍之間的時(shí)間間隔為2周，點(diǎn)夯第一遍與第二遍之間不考慮時(shí)間間隔。

（2）填料攤鋪、整平前，使填料含水量保持在最佳含水量的-1%～1%，素土回填松鋪厚度按30 cm。碾壓方法為：首先光輪壓路機(jī)靜壓一遍，然后用凸輪壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓2～5遍，再用光輪壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓一遍（可調(diào)整），最后再靜壓一遍消除輪跡。

[1]CJJ 194—2013,城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50025—2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[3]GTJ F10—2006,公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

U416.1+1

B

1009-7716（2017）09-0060-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.018

2017-06-13

牟德清(1981-)，男，甘肅臨洮人，工程師，從事城市道路設(shè)計(jì)工作。