淺談道路軟土路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)

王莉楠

本溪滿族自治縣交通事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 遼寧 本溪 117100

引言

軟土地基作為不良地質(zhì)，換填法、強(qiáng)夯法、深層攪拌樁等都有利于改善地基條件，但強(qiáng)夯法的適用范圍廣、施工操作簡單，為凸顯這一工藝的優(yōu)勢，相關(guān)人員需結(jié)合軟土地基的特征，科學(xué)設(shè)置強(qiáng)夯參數(shù)，規(guī)范施工流程和操作。

1 軟土地基對公路工程施工的影響

軟土地基不同于一般的地基條件，其含水量超出正常標(biāo)準(zhǔn)，土層軟弱，如不經(jīng)專業(yè)化處理直接在軟土地基上開展施工作業(yè)，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險或者事故，如不均勻沉降、路面凹陷。無論軟土路基中出現(xiàn)了何種質(zhì)量問題，都不利于保障道路工程的結(jié)構(gòu)安全，甚至?xí)龃蠼煌ò踩L(fēng)險。為此，任何道路工程中如遇到了軟土地基情況，施工人員需進(jìn)入現(xiàn)場展開實地調(diào)研，了解現(xiàn)場的土質(zhì)特征、土層情況，采取恰當(dāng)?shù)募庸谭绞?，提供地基穩(wěn)固性。軟弱地基對公路工程的影響表現(xiàn)在以下方面：①軟土地基的抗剪能力較弱，如公路工程受到其他外力作用，路面將出現(xiàn)或大或小的變形，或者路面有塌陷，難以保障路面性能。②加劇公路表面的不均勻沉降，軟弱一般由沙層、粉土沙層構(gòu)成，因為這種土層條件，在遭遇外部作用力時沉陷不可避免，路面凹凸不平，部分路段存在塌陷風(fēng)險[1]。③軟土地基的滲透能力較差，因為軟土的含水量較大，路基路面長期處于高含水量條件下，水力對路面和路基存在侵蝕作用，不利于保障路基路面的結(jié)構(gòu)承載力。為此，由于軟土地基的這一特征，道路工程中工程企業(yè)需合理處理軟土地基。

2 市政道路軟土路基強(qiáng)夯法的施工技術(shù)概述

2.1 強(qiáng)夯法

軟土地基的處理中強(qiáng)夯法相對常用，施工作業(yè)中配備專業(yè)化夯實設(shè)備，使該設(shè)備從高處落下，在此過程中設(shè)備的重力勢能可轉(zhuǎn)化為動能，由該設(shè)備施加作用于地基，通過設(shè)備的多次夯實來加固地基，保障地基密實度、承載力。與其他的軟土地基處理方式相比較，強(qiáng)夯法的操作簡單、適用范圍廣，但施工建設(shè)中為達(dá)到良好的地基處理效果，施工人員需合理選擇設(shè)備、確定夯實參數(shù)。

2.2 強(qiáng)夯法工作原理

軟土地基中引入強(qiáng)夯法，實際上借助了動力密實、動力置換與動力固結(jié)過程。在動力密實作用下，原先松散的軟土更為緊密，可大大增強(qiáng)原有地基的承載力。軟土地基中的軟土形狀不一，利用強(qiáng)夯法處理了地基土層后，土壤顆粒變形明顯，基本可符合施工規(guī)范，在此地基條件下建立的各類工程，基礎(chǔ)穩(wěn)定性相對理想。道路軟土地基處理中，通過強(qiáng)夯法可擠壓細(xì)小顆粒，使這些細(xì)小顆粒填充到顆?？障吨校_保地基性能符合施工要求。

強(qiáng)夯法的動力置換原理有整式置換與樁式置換兩種，但這兩種置換方法各有其特點，現(xiàn)場施工人員需結(jié)合實際情況來選擇。整式置換強(qiáng)夯法下，施工人員在泥土中拌入一定量的碎石，通過墊層法來加固地基；樁式置換就是通過強(qiáng)夯法將碎石填入土體中，構(gòu)成一個個的碎石墩，不同碎石墩之間的土壤、碎石之間有摩擦作用，構(gòu)成了多個樁體之間的平衡狀態(tài)，軟土更為穩(wěn)定且強(qiáng)度更大[2]。

動力固結(jié)原理為強(qiáng)夯法中的關(guān)鍵原理，通過施加外力作用使軟土層受到較大沖擊，軟土無法維持原狀，其中多余的水分被排出，土體顆粒之間更為緊密，即使土體再繼續(xù)受到外力作用，也不會再發(fā)生較大的形變。

3 市政道路軟土路基處理中強(qiáng)夯法施工技術(shù)應(yīng)用核心分析

3.1 施工準(zhǔn)備重點

強(qiáng)夯法雖較為簡單，但在現(xiàn)場作業(yè)中卻需要注意很多方面，只有保障了施工規(guī)范性，才能凸顯強(qiáng)夯法的作用。正式施工之前，施工人員需確定道路施工區(qū)域，平整此區(qū)域并清理表層土，如表層土相對松散，需利用碾壓機(jī)碾壓。當(dāng)然，強(qiáng)夯施工區(qū)域的排水、抗震工作也相對重要，強(qiáng)夯之前應(yīng)采取排水方式，采取抗震方法，后續(xù)即使遇到強(qiáng)降雨天氣，夯坑內(nèi)也不會出現(xiàn)積水現(xiàn)象[3]。施工單位需安排專人進(jìn)入工程現(xiàn)場展開實地調(diào)研，掌握現(xiàn)場的地質(zhì)土層等基本情況，并了解施工區(qū)域內(nèi)的地下、地上建筑物、管線類型及具體位置等，以這些勘察結(jié)果為依據(jù)制定強(qiáng)夯施工方案。前期準(zhǔn)備階段有關(guān)人員也需要在施工區(qū)域內(nèi)開展定點測量，當(dāng)場地平整結(jié)束且達(dá)到了要求后，專業(yè)人員需參考設(shè)計圖紙完成測量與放線，確定水準(zhǔn)點標(biāo)樁、夯點。由于強(qiáng)夯法作業(yè)中涉及了專業(yè)設(shè)備，為避免設(shè)備在夯實作業(yè)中出現(xiàn)異常，前期工作中同樣需檢查設(shè)備，如設(shè)備存在異常情況需及時處理，在設(shè)備無任何異常的情況下開展強(qiáng)夯試驗，在試驗中統(tǒng)計有關(guān)數(shù)據(jù)并記錄，將試驗結(jié)果作為后續(xù)施工的依據(jù)。

3.2 強(qiáng)夯設(shè)備的選擇

強(qiáng)夯法作業(yè)中必須借助專業(yè)設(shè)備，設(shè)備選擇關(guān)乎強(qiáng)夯法施工效果。目前強(qiáng)夯法工藝下可選擇的設(shè)備主要有：①夯擊錘，方錘、圓錘的應(yīng)用頻次較高，但在選擇時應(yīng)參考加固深度，一般以10m為分界線，如加固深度不超10m，10～18t重錘即可；如加固深度在10m以上，必須選用重量在18t以上的重錘[4]。②夯擊設(shè)備，如履帶式起重機(jī)，這種設(shè)備的穩(wěn)定性，行走穩(wěn)定，加固軟土地基時的施工效率高。

3.3 確定各項參數(shù)

強(qiáng)夯法施工效果也與參數(shù)有關(guān)，施工作業(yè)中相關(guān)人員需合理參考現(xiàn)場情況來確定各個參數(shù)，如夯實遍數(shù)、方法等。但選擇的夯實設(shè)備不同，設(shè)定的參數(shù)類型也有所區(qū)別，如施工中采用的是上下貫通氣孔的圓形夯錘，主要需保障夯錘錘重、夯錘地面面積的合理性，且施工中應(yīng)夯擊3遍，依次執(zhí)行分夯、副夯、滿夯，主、副夯為主要夯擊作業(yè)。

每一遍的夯擊作業(yè)中，均需合理確定夯點的夯擊次數(shù)，確保單夯擊能可與施工現(xiàn)場情況相符合，避免在夯坑周圍存在孔隙，或者夯坑過大導(dǎo)致施工難以達(dá)到預(yù)期效果。夯實作業(yè)中工程單位應(yīng)安排專人來檢查與記錄，及時發(fā)現(xiàn)和處理夯實中的質(zhì)量問題。軟土路基土層中存在超靜孔隙水壓力，其消散時間十分關(guān)鍵，如消散時間越長，夯擊遍數(shù)之間的間隔時間越長，如孔隙水壓力超出了正常標(biāo)準(zhǔn)或基坑周圍存在隆起現(xiàn)象，需立即停止夯擊操作，在超孔隙水壓力完全消散后再進(jìn)入下一遍夯擊作業(yè)。

3.4 做好施工區(qū)域的墊層和降水處理

道路工程中如遇到地下水位過高的飽和性黏土、易液化流動的飽和砂質(zhì)土，強(qiáng)夯法的應(yīng)用效果不佳，需利用墊層法為夯實作業(yè)創(chuàng)造條件，改善軟土地基性質(zhì)。在土層表面進(jìn)行墊層施工時，施工人員需選擇合適的材料，如可選用砂石或者碎石，因為這些材料的透水性較好，能提高軟土地基強(qiáng)度，但需將墊層厚度控制在0.5～2m。道路軟土地基施工中，部分路段的地下水位較高，增大了地基處理難度，單純采用一般的地基處理方法，可能會受到地下水影響而難以保障施工效果，為此，施工人員應(yīng)根據(jù)地下水的分布及水位等情況，布設(shè)排水設(shè)施促進(jìn)排水。

3.5 強(qiáng)夯夯擊

夯擊作業(yè)操作中需注意很多要點，主要包含：施工人員先挖出原有土壤，保留底部土層，在底層率先實施強(qiáng)夯作業(yè)，隨后依次在中層與表層強(qiáng)夯，當(dāng)夯擊作業(yè)全部完成后由推土機(jī)將夯擊中形成的夯坑填平；夯擊作業(yè)中設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力相對較大，強(qiáng)大的振動下已夯實土層往往會有或大或小的松動現(xiàn)象，針對這一問題，全部夯實作業(yè)后應(yīng)堅持低能量滿夯，確?；靥詈笸翆雍粚嵉木鶆蛐?、密實度；現(xiàn)場人員需嚴(yán)格遵守夯擊操作規(guī)范，及時檢查細(xì)節(jié)，與設(shè)計要求不一致時再調(diào)整；地基表層處理十分關(guān)鍵，為持力層，為避免其施工存在問題，當(dāng)點夯、滿夯作業(yè)結(jié)束后再用小夯錘夯擊，直到整體夯實均勻和密實。

3.6 夯實效果檢驗

夯實操作結(jié)束后相關(guān)人員需負(fù)責(zé)檢驗檢測，如土體沉降量、土體平整度，如檢測結(jié)果與施工標(biāo)準(zhǔn)不一致，有關(guān)人員需立即將結(jié)果反饋給相關(guān)部門，由多個部門依據(jù)實際情況制定解決措施。道路工程中路基的作用突出，一旦路基施工存在質(zhì)量問題，將無法保障道路的安全性、耐久性。為此，如軟土路基中采用強(qiáng)夯法，工程單位需全面把控施工全過程，檢測路基的周圍土質(zhì)，獲得土粒壓縮性、土壤相關(guān)性等結(jié)果，并在施工作業(yè)中合理利用這些結(jié)果[5]。如施工結(jié)束后土壤相關(guān)性檢驗結(jié)果顯示土壤性質(zhì)較之前有所改變，需進(jìn)一步判定改變的參數(shù)能否達(dá)到要求，如無法滿足標(biāo)準(zhǔn)需繼續(xù)優(yōu)化。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 控制夯擊錘落地距離

強(qiáng)夯法施工中為減少質(zhì)量問題，施工前、施工中和施工后都應(yīng)該根據(jù)行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)做好質(zhì)量管理與控制。由于強(qiáng)夯法的過程和原理，施工人員必須將夯擊錘落地距離控制在正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，在脫鉤器鋼絲繩上標(biāo)注刻度，使夯擊錘起吊高度達(dá)到要求，未符合夯錘下落高度的情況下不得繼續(xù)夯擊。因為夯錘對軟土地基的沖擊力，確定夯錘起吊高度時施工人員需進(jìn)行受力分析與計算。

4.2 控制夯擊量

前期準(zhǔn)備階段施工人員需平整場地，為機(jī)械設(shè)備、人工等創(chuàng)造良好的施工條件。場地平整度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)且通過驗收后，施工人員需在現(xiàn)場合理布設(shè)水準(zhǔn)儀，利用該儀器測定夯錘頂面標(biāo)高。施工作業(yè)中必須將最后2擊的夯沉量控制在正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。點夯操作結(jié)束且通過驗收后進(jìn)入滿夯階段。

4.3 嚴(yán)格控制動夯的震動

利用強(qiáng)夯法加固軟土地基時，主要利用的是重錘的沖擊力，但重錘下落的過程中雖沖擊了地基，但同步產(chǎn)生了較大的震動，如震動波過大將影響周圍建筑的穩(wěn)固性。為此，現(xiàn)場作業(yè)中有關(guān)人員需考慮震動作用力的大小，提前采取防震處理，如在恰當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)防震溝、適當(dāng)增大間距。

4.4 記錄現(xiàn)場問題

針對道路軟土地基的強(qiáng)夯法作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)中往往需做好施工過程、參數(shù)等的記錄，后續(xù)出現(xiàn)質(zhì)量問題時能直接調(diào)用施工記錄進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)合目前強(qiáng)夯法施工要求，現(xiàn)場作業(yè)中相關(guān)人員需記錄錘重、夯點間距、前3次夯擊次數(shù)、間隔時間等，不僅需保障各項數(shù)據(jù)記錄的及時性，也需確保完整性，得到完整且準(zhǔn)確的施工記錄，將此記錄用于指導(dǎo)現(xiàn)場的施工作業(yè)、管理工作。

4.5 實時監(jiān)控

強(qiáng)夯法施工作業(yè)中現(xiàn)場可能存在諸多不確定因素，為實現(xiàn)施工質(zhì)量目標(biāo)，工程企業(yè)在現(xiàn)場應(yīng)開展動態(tài)管理，通過實時監(jiān)控的方式及時處理施工問題。在工程企業(yè)內(nèi)需選派專人負(fù)責(zé)監(jiān)督工作，他們在工作中需履行自身的職責(zé)：夯實作業(yè)開始之前，全面了解施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況，以此為前提確定夯擊次數(shù)、夯距；軟土地基的強(qiáng)夯中壓實點鋪設(shè)線的誤差較大，可能出現(xiàn)漏點、多次夯擊的情況，為解決這一問題，正式夯擊前監(jiān)管人員要與施工人員充分協(xié)商，檢查各個夯點的位置是否正確，減小點位偏差，如位置偏差較大應(yīng)立即調(diào)整；標(biāo)記夯實點期間必須嚴(yán)格參考施工圖紙。

5 結(jié)束語

各類道路工程的施工建設(shè)中軟土地基的處理難度較大，為避免地基處理不當(dāng)引發(fā)的道路質(zhì)量與安全問題，施工人員需合理采取強(qiáng)夯法，合理確定強(qiáng)夯參數(shù)，加強(qiáng)施工作業(yè)全過程的監(jiān)督與管控，提高強(qiáng)夯法施工效果。未來工程項目中有關(guān)人員需繼續(xù)優(yōu)化強(qiáng)夯工藝，構(gòu)建完善的施工技術(shù)體系。