強夯施工在高速公路路基中的應用

李書撓

(中國鐵建十六局集團有限公司，北京 100018)

0 引言

強夯法是一種用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結的方法，該法于1969年由法國Menard技術公司首創，1978年引入我國，之后很快在全國各地得到推廣。1978年的TJ 25-78濕陷性黃土地區建筑規范中就含有強夯法處理濕陷性黃土地基的規范條文，之后規范更新，但強夯法一直是處理濕陷性黃土地基的重要手段。1991年的JGJ 79-91建筑地基處理技術規范也將強夯法作為建筑工程地基處理的一種手段。強夯法在公路路基中的應用也較早，早在1988年，文獻[1]就介紹了強夯法加固機場跑道地基的試驗研究，之后強夯施工在公路路基中應用逐漸展開[2，3]。由于上述兩部規范都有各自的適用范圍，所以強夯法在公路路基中的應用受到一定限制。

我國2010年批準實施了CECS 279∶2010強夯地基處理技術規程(以下簡稱強夯規程)，規程指明強夯地基處理可用于機場、道路、港口、堆場、儲罐、倉貯和工業與民用建筑等工程場地的地基處理[4]，為該強夯法在高速公路路基中的應用提供了規范依據。

1 工程概況

河北省西柏坡高速公路三期全長9.056 km，為高速公路設計標準，雙向6車道瀝青路面，設計時速100 km/h。全線路基集中在霍寨互通立交匝道處，總長4.2 km，共計填方32萬m3，挖方0.4萬m3，匝道路基多為高填方路基。由于工期緊、路基高、填土量大，必須采取措施防止施工及工后沉降。為節省投資，采用強夯治理方案對此高填方路基進行處理。

2 強夯施工

為提供可靠的依據和指導，根據強夯規程，在K8+910～K8+940段作為試夯區域，施工中做好現場測試和記錄，為正式施工提供準確技術參數。正式施工時，按照試夯參數進行，并隨時根據土質變化及夯擊效果適當調整夯擊方案，保證路基填筑滿足公路路基施工規范的各項要求。

2.1 試夯

考慮高填方路基，在路基填筑之前，清除原地表雜草及垃圾，然后進行基底試夯。

試夯采用點夯、復夯、滿夯的工藝組合。點夯初步選擇25 t的履帶式起重機，錘重12.5 t，落距10 m，單擊能量為1 250 kN·m。夯點布置形式為正三角形，間距為錘徑的1.2倍。每一點的夯擊效果應同時滿足三個條件:1)最后兩擊的平均夯沉量不大于50 mm;2)夯坑周圍地面不發生過大的隆起;3)不因夯坑過深發生提錘困難。經過試驗，確定單點夯擊數為9擊。點夯一遍完成之后，間隔5 d進行復夯。復夯時，錘重為12.5 t，落距6 m，單擊能量為750 kN·m，夯點位于第一遍夯點之間，布置形式及間距同點夯，夯擊數為5擊。復夯之后，觀察路基擾動層厚度較薄，滿夯一遍進行。滿夯時，錘重為12.5 t，落距4 m，單擊能量為500 kN·m，點與點之間搭接1/4錘徑，滿夯擊數為3擊。強夯完成之后，用推土機整平，再用35 t振動壓路機碾壓路面，然后檢測路基壓實度，結果顯示壓實度滿足公路路基施工規范的要求。

基底強夯完成之后，進行路基土的填筑，填筑嚴格按照公路路基施工規范進行。路基填筑完成之后，測量路基高程，再對新填筑的路基進行強夯。強夯仍然采用點夯、復夯、滿夯的工藝組合，錘重及夯點布置同基底的試夯，落距、夯擊能量及單擊次數見表1。強夯完成之后，用推土機進行整平，再用35 t振動壓路機碾壓路面，然后檢測路基壓實度，結果顯示壓實度滿足公路路基施工規范的要求。

表1 路基表層強夯參數

2.2 路基填筑正式施工

根據試夯提供的參數，對路基進行填土施工，流程如下:

1)清理并平整場地。2)將路基填土邊界外3 m作為基底強夯范圍，夯點采用正三角形布置，夯點間距2.4 m。3)起重機就位，夯錘對準夯點位置，測量錘底高程。4)將錘起吊至預定高度，放錘自由下落。5)放下吊鉤，起吊重錘，進行第二次夯擊，如此反復，達到夯擊次數。6)點夯完成之后，進行復夯、滿夯，過程同3)～5)。7)推土機整平地面，用35 t振動壓路機碾壓。8)檢測路基壓實度。9)路基逐層按照公路路基施工規范填筑。10)填至頂層時，根據預估路基強夯沉降量，填土壓實至高于路基頂設計高程10 mm。11)重復3)～7)，完成路基頂的強夯及碾壓整平。12)檢測路基頂面壓實度。13)測量路基頂面高程并進行工后監測。

3 施工檢測及工后監測

施工中采用測密度求壓實系數的方法來檢測路基的夯實效果，并在填土過程中設置沉降樁來監測路基在施工及工后的沉降。

3.1 施工檢測

密實度測點的布置及抽檢頻率嚴格按照公路路基施工規范進行，隨機在主夯點的中心、切點及盲區選擇。路基壓實系數根據式(1)求得:

其中，ρd為現場路基土的干密度，用灌水法求得;ρdmax為路基土的最大干密度，是在實驗室通過擊實試驗求得。

經檢測，強夯后的路基壓實度均滿足規范要求。

3.2 工后監測

為保證施工過程及工后行車安全，制定了詳細的路基沉降觀測方案。在基底強夯完成之后，沿路基每隔20 m設置一處沉降觀測樁，樁體需由套管保護，填土施工時確保樁體垂直及土不能進入套管，觀測樁隨路基填土逐層加長。路基沉降采用水準儀觀測，測量精度為±1.0 mm，讀數取位至0.1 mm。路基沉降觀測的頻次按表2執行，但實際填土時，觀測時間間隔還應根據地基的沉降值和沉降速率及時調整，當兩次連續觀測的沉降差值大于4 mm或沉降突變時應加密觀測頻次。每次觀測完成后，應及時整理繪制“填土—時間—沉降”曲線圖。該段路基強夯試驗段的“填土—時間—沉降”曲線如圖1所示，可以看出，強夯之后的路基在工后一個月的沉降已經趨于穩定，表明強夯法在治理高填方路基上是有效的。

表2 路基沉降觀測頻次表

圖1 路基試驗段“填土—時間—沉降”曲線圖

4 結語

1)針對西柏坡高速公路三期的高填方路基，強夯之后的路基土壓實度能滿足公路路基施工規范的要求。

2)強夯之后的路基在工后一個月的沉降已經趨于穩定，表明強夯法在治理高填方路基上是有效的。

[1] 溫國柱.強夯法加固機場跑道地基的試驗研究[J].四川建筑科學研究，1988(1):52-55.

[2] 吳雄飛，何宏忠.用強夯片石墩法處理軟弱路基的研究[J].華東公路，1996(3):48-50.

[3] 梁 濤，趙洪剛，王俊杰，等.強夯在提高高等級公路橋頭路基強度中的應用[J].遼寧交通科技，1998(1):36-38.

[4] CECS 279∶2010，強夯地基處理技術規程[S].