市政路基強夯和擠密碎石樁處理施工工藝

王皆友

（中交一航局西南工程有限公司，廣西玉林537000）

1 工程概況

玉林路網(wǎng)二環(huán)南路及綜合管廊項目，道路部分為城市主干路，設(shè)計速度60 km/h，主路雙向八車道、輔道雙向四車道。施工現(xiàn)場的地質(zhì)以人工填土層、第四系沖洪積層、坡積及殘積層居多，不具備直接于該處施工的條件。對此，項目采用強夯法和擠密碎石樁，通過2種方式的綜合應用切實提高路基的穩(wěn)定性。

2 強夯法和擠密碎石樁的應用概述

強夯法指的是通過設(shè)備的外力作用沖擊和振動地基土，降低其壓縮性，改善地基的受力條件。強夯法的適用范圍較廣，在各類型土層中均具有可行性，且施工所需的機具較為簡單，高效便捷[1]。

擠密碎石樁在路基處理中也取得廣泛的應用，用機械設(shè)備擠壓成孔，再向其中填入碎石，通過碎石與樁間土的共同作用構(gòu)成完整且穩(wěn)定的復合地基，可有效提高地基的承載力，避免沉降量過大和差異性沉降的情況[2]。擠密碎石樁的加固機理為：在樁體施工中，當其作用于下部堅硬層時，外加荷載在經(jīng)過樁間土后轉(zhuǎn)移至樁體上，從而減少樁間土的承載量，使地基維持穩(wěn)定；部分軟弱土層厚度較大，此時碎石樁未觸及底部硬質(zhì)層，軟弱土層僅有部分厚度形成復合土層，該部分兼作墊層使用，地基內(nèi)的應力可通過墊層向周邊擴散，提高地基土中應力分布的均勻性，避免大范圍沉降的情況。

3 強夯施工工藝

3.1 強夯方案概述

1）在現(xiàn)階段的強夯法施工中，普遍利用梅納經(jīng)驗公式計算加固深度，公式為：式中，H為加固深度，m；M為夯錘重，kN；h為落距，m；α為梅納系數(shù)，取值區(qū)間為0.4～0.9，具體需考慮現(xiàn)場土質(zhì)條件、夯擊能大小、夯錘尺寸（主要為夯錘底面積）等因素，經(jīng)多方面分析后合理取值。

2）夯點布置和夯擊遍數(shù)。（1）點夯參數(shù)：夯擊能5 000 kN·m，4遍，前2遍夯擊5～9次，后2遍的夯擊次數(shù)視實際情況控制，直至收錘為止；夯點按3.5 m×3.5 m正方形布置；2遍夯間隔跳夯。（2）滿夯參數(shù)：夯擊能2 000 kN·m，1遍，夯擊次數(shù)為2次。最后2擊平均夯沉量≤10 cm時可收錘。

3.2 強夯施工的要點、流程及質(zhì)量檢查方法

強夯前組織試夯，全面考慮施工現(xiàn)場的各類夯擊工程單元，各單元至少規(guī)劃1處試夯區(qū)，面積至少達到400 m2。以試夯施工結(jié)果為主要依據(jù)，驗證夯擊參數(shù)的可行性，若不滿足要求則及時調(diào)整，必要時可增加夯擊遍數(shù)。

在強夯施工前需全面清理現(xiàn)場，不可存在雜草、水塘淤泥等情況，在確保無雜物后再平整現(xiàn)場，保證無明顯的起伏現(xiàn)象。單擊能5 000 kN·m點夯4遍，前2遍夯擊5～9次，后兩邊持續(xù)夯擊至達到收錘標準為止；再按照單擊能2 000 kN·m的標準滿夯一遍，共夯擊2次。

結(jié)合前述分析，確定點夯施工流程：（1）現(xiàn)場準備，即清理雜物、平整；（2）測量，確定強夯點位，做好標記，同時測定施工現(xiàn)場的地面高程；（3）起重機就位，調(diào)整夯錘的姿態(tài)，使該裝置的中心對準夯點；（4）測量初始狀態(tài)下的夯錘頂標高，作為后續(xù)分析的參照基準；（5）吊起夯錘至指定高度后脫落，使其自由下落，再檢測錘頂標高，與初始標高對比分析，判斷夯擊效果（若存在坑底傾斜的情況需及時填平，否則夯錘易歪斜），按照相同的方法重復操作，完成一個夯點的夯擊作業(yè)；（6）更換夯點，并按“（3）～（6）”的流程夯擊；（7）推土機填平夯坑，測量場地標高；（8）在完成強夯作業(yè)后用低能量滿夯，保證表層松散土可維持穩(wěn)定。

強夯施工期間加強質(zhì)量檢查，具體工作要點有：（1）經(jīng)強夯施工后，組織物探或載荷板試驗，確定地基的實際承載力；（2）在道路縱剖面處設(shè)置沉降觀測點，通常約每200 m布設(shè)1個測點，根據(jù)各測點的數(shù)據(jù)判斷道路是否存在不均勻沉降現(xiàn)象。若施工過程中存在異常狀況或檢查結(jié)果偏離設(shè)計要求，則及時與設(shè)計單位取得聯(lián)系，視實際情況探尋處理措施。

4 擠密碎石樁施工工藝

4.1 施工方法

以振動成樁機為主要施工設(shè)備，成孔期間樁孔位的土受外力作用而被擠壓，可提高地基土的密實性，成孔后向內(nèi)部倒入碎石，再采取搗固措施，按照此方式多次操作，直至形成完整、穩(wěn)定的碎石樁為止[2]。

4.2 施工工藝流程

測量放樣→場地平整、樁機就位→樁機調(diào)試校正→成孔→填料→加密→下一樁孔施工→進行下道工序。

4.3 準備工作

施工準備工作主要包括以下內(nèi)容：

1）規(guī)劃施工場地，清理雜物并平整處理，夯實回填素土至地面；遇液化較嚴重的地基時設(shè)備易傾斜，此時可在該處鋪設(shè)適量的碎石，改善失穩(wěn)的狀態(tài)，確保打樁機可穩(wěn)定運行，施工作業(yè)落實到位后再將該部分碎石清理干凈。

2）測量放線，恢復中線，確定邊樁和中樁；設(shè)置排水系統(tǒng)以高效清理現(xiàn)場的積水；繪制碎石樁施工平面圖，確定樁位并編號，作為正式施工的控制基準。

3）材料方面，選擇的是粒徑為20～40 mm的級配碎石，保證其具有潔凈性，含泥量＜10%。

4.4 成樁試驗

先成樁試驗，確定一套切實可行的施工工藝參數(shù)，再將其應用于大面積的成樁施工中。成樁試驗的關(guān)鍵要點有：

1）有針對性地分析各類地質(zhì)條件，確定不同地質(zhì)環(huán)境中的碎石樁質(zhì)量控制標準，如長度、直徑等；

2）充分考慮樁機的運行參數(shù)，包含振動頻率、反插深度、電機的工作電流等；

3）分析振動沉管的使用情況，尤為關(guān)鍵的是其阻力值，保證擠密的均勻性以及成樁后樁體結(jié)構(gòu)的完整性；

4）經(jīng)室內(nèi)試驗后確定碎石灌入量，分析該值，驗證其可行性。

4.5 樁機就位

以前期準備工作中設(shè)置的樁位標記為準，移動樁機使其精準就位；調(diào)整導向架，使其與地面呈垂直的關(guān)系。

4.6 成孔

利用振動沉管成孔，施工期間加強對鋼管柱的姿態(tài)控制，使其維持垂直的狀態(tài)，若傾斜則容易影響成孔施工效果。振動過程中及時檢查，發(fā)現(xiàn)誤差后盡快校正，以免造成大范圍的不良影響。

在鋼管樁體上設(shè)置標記以便控制樁長。振動錘振動的過程中同步提拔，操作多次，直至鋼管樁內(nèi)部的碎石具有密實性為止。在確保樁身質(zhì)量無誤的前提下分批加入填料并振實。

4.7 成樁

成樁施工環(huán)節(jié)以樁錘為主要裝置，啟動其電機，在樁錘的振動作用下使樁管沿既定的樁位有序下降。以樁身和充盈系數(shù)（通?？扇?.3～1.5，具體計算方法為“碎石填料體積/沉管體積”）為參考，合理制作進料斗，將碎石裝入樁管內(nèi)。如樁管單次無法完全裝入所有碎石，可先裝入一部分，在樁管提升下料振動密實后將剩余部分裝入，若依然無法完全裝入，則重復操作多次。首次樁管提升量為80～100 cm，其間樁尖自動開啟，向下反插0.5 m，再反復沉管拔管，最終使所有的碎石料均進入孔內(nèi)。在此基礎(chǔ)上降落樁管，予以持續(xù)15～20 s的振動擠壓處理。樁管的單次提升量取50 cm，若樁管無下沉的趨勢即可停止擠壓[3]。在完成單根樁的施工后轉(zhuǎn)至下一根樁，依次推進。

4.8 成樁質(zhì)量檢測

通過重Ⅱ型動力觸探測試的方式檢測成型樁體的密實度。數(shù)量方面，每單元取單元總量的2%且至少達到3根。樁間土的檢驗采用標準貫入法，檢測點的數(shù)量取單元樁體總量的3%且至少達到4點。除此之外，在檢驗樁間土的質(zhì)量時要求實際檢測位置位于等邊三角形的中心區(qū)域。

5 結(jié)語

路基是市政道路乃至各類型道路的基礎(chǔ)部分，該處的承載能力將對道路的整體施工質(zhì)量帶來影響。對于路基穩(wěn)定性不足的情況，可應用強夯法和擠密碎石樁的方法縮短施工時間，改善地基的受力狀態(tài)。本文對路基施工中強夯法和擠密碎石樁的施工方法展開分析，希望可給類似工程提供參考。