高速公路路基施工中強夯法技術的應用剖析

吳婭君

摘要：本文通過具體工程案例，主要對強夯法加固機理、施工流程進行了分析與探究，以期全面提升工程建設的質量，推動公路行業的快速發展。

關鍵詞：強夯法；加固機理；工程案例

中圖分類號U4 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0207-02

1.強夯法加固機理

強夯法是為達到軟土地基承載力提升的目的，由相應高度利用重錘自由下落對土層夯擊，確保地基快速固結的重要手段。在沖擊力影響下，夯錘能夠沖砌上部土體，進而破壞土體結構，以此形成夯坑，且動力擠壓附近土達到隆起目的。于非飽和土地基，沖擊力對地基土壓密施工過程等同于實驗室擊實實驗，具有顯著擠密效果。于飽和無粘性土而言，在沖擊力影響下，土體極易出現液化現象，相比爆破、振動密實過程，壓密過程具有一致性。于飽和粘性土地基而言，錘擊作用下，受損害的地基土體結構一般位于夯擊點周圍，特定范圍內將有超孔隙水壓力出現于地基土體內，伴隨時間變化，將漸漸消除孔隙水壓力，以此固結地基土體、降低孔隙比及提升土體強度。現階段，地基加固選取強夯法的主要分為3種加固機理，具體內容有以下幾點。

第一，動力密實。動力密實一般用于多孔隙、粗顆粒、非飽和土強夯加固施工，也就是通過沖擊型動力荷載，降低土體內孔隙，達到密實土體及地基土強度提升的目的。在夯實非飽和土環節，也就是擠出土內空氣的環節，因土顆粒相對位移將產生夯實變形現象；第二，動力固結。通過動力固結原理可進行細顆粒飽和土強夯加固。在土內沖擊能量增加才能有巨大應力波出現，進而對土體原有結構產生損壞，促使液化現象出現在土體一定位置且出現大量裂縫，以此達到排水通道增設，順利排出孔隙水，當去除超孔隙水壓力后，才能達到固結土體的目的；第三，動力置換。整式置換與樁式置換為動力置換的主要類型，整式置換是指在淤泥內通過強夯方式將碎石整個都納入，其功能與換土墊層基本一致。樁式置換是指在土體內利用強夯方式填筑碎石，在軟土內可間隔性地夯入一些碎石樁，進而達到樁式碎石墩形成的目的。

2.工程案例

某高速公路工程合同段具有108 820m2強夯工作量，強夯樁號為HCK2+020-HCK2+780、HCK2+880-HCK3+980，1860m為其間距，6到7m為夯實深度，夯實地基土后需在0.8以上控制相對密度。一般分層進行強夯施工，4m為各層厚度。并在2 000kN·M以上控制點夯夯擊能量。在500kN·M以上控制滿夯夯擊能量。選取點夯一滿夯的方式進行強夯施工，5×5m作為夯點設置之間的距離，布設形式為梅花型。施工過程中，要求夯實質量滿足施工標準規定，附近土體隆起高度則控制在10cm以下。

3.高速公路路基施工中強夯法施工流程

1）施工準備。高速公路路基施工前期，需詳細勘察施工場地的具體情況，如地表附著物、地質條件等，通過科學有效的方法處理各類影響施工質量的因素。如強夯施工產生的振動往往會對附近建筑物等造成極大的影響，為避免此類問題出現，一般可設置多個監測點，且通過減震溝開挖的方式進行有效處理，除此之外，還需合理安設現場臨時防護措施、排水設施等；2）場地平整。在施工前期，機械設備進場前應先平整施工場地，一般選取推土機進行場地平整作業，這樣才能有利于強夯施工。同時對夯擊后地面是否存有沉降問題進行判斷，如存在該現象則應做好測算工作。并在此基礎上充分結合夯擊現象，進行地面高程確定；3）測量放樣。導線點、水準點與加密點需在放樣施工前期進行復測，根據一級導線精度規定進行導線復測、加密，遵循四等水準測量規定進行高程點閉合后加密作業。選取全站儀進行中線測量控制，選取極坐標法進行放樣施工，可將中樁、邊樁直接放出，路基施工前期與后期可分別進行一次放樣，并檢查所有斷面尺寸確保其符合施工規定。放樣施工過程中每排樁的間距可定為10m，以此保證其具有平順的路基線形。同時選取自動安平水準儀進行原地面高程控制工具；4）碎石鋪設。如地表內存有較為飽和的細顆粒土或地下水位較高，需向亞粘土表面鋪筑碎石層，一般在合理范圍內進行鋪設厚度控制，碎石鋪設才能對強夯機械壓力進行充分承受，且能夠對沖擊波產生的上部土層松動現象進行有效控制，且達到超靜水壓力作用有效去除的目的；5）試夯。在路基碾壓平整后需進行附近片石盲溝排水溝設置，在該場地內進行試夯區選擇，一般200fTl2為其面積，以此對機械設備、夯擊能能否滿足施工規定進行驗證，并在此基礎上進行強夯處理方法的確定，選取梅花型作為夯點設置形式，5m為其間距，具體如圖1所示。16t為點夯夯錘重量，2.35m為其直徑，4.35m2為底面積，13.7m為夯錘最大落高，2 200kN·M為最大單點夯擊能。夯擊就位后放置需進行平整場地選擇，保證機械施工運行正常，點夯施工應通過施工人員進行夯錘起落施工指導，并做好安全施工標志，如歪斜問題出現在落下夯錘后需進行片石回填并做好夯錘調整，當正常起落后向12m高度進行落錘高度提升。按照試夯測量方式，進行夯擊次數、沉降量關系曲線制作，確保實現最大土體豎向位移及最小橫向位移，并對各項技術參數加以確定，如夯錘落距、單點夯擊次數等。6）布設夯點。測量控制樁由業主提供，以此進行路基縱橫方向控制線方位角準確計算，工程坐標縱橫軸和路基控制線處于平行狀態，且根據測量規定進行工程坐標設置，且根據測量復核制度做好復核工作。要求先將平面圖所有工程坐標值進行準確計算，測量定位各點所用工具為全站儀，且將施工保護樁設置到路基外側。將C20混凝土（25cm）澆筑到控制樁進行有效固定，并進行圍欄設置，提升工程建設質量；7）強夯施工。按照試夯獲取的參數進行強夯施工，一般以跳躍式夯擊進行點夯施工，盡可能確保完成第一遍強夯作業后進行下次夯實施工，以此符合工期需求。要求在5am以下控制夯擊點誤差，將輔助裝置及自動脫鉤裝置等設置到強夯機起重臂桿位置，最大限度降低落錘過程中機架出現傾斜現象。2個排氣孔安設到夯擊錘，以此達到氣流通暢的目的，且為空氣在夯擊施工中有效排出提供便利。強夯施工環節，可通過水準儀將夯擊點沉降量測量出來，測量過程中需在夯錘中心放置塔尺。如隆起現象出現于夯坑位置，隆起量需在夯點收錘進行記錄、測量；8）滿夯施工。選取直徑3m的錘進行滿夯施工，500kN·M為其夯擊能。滿夯根據錘印搭接1/3夯錘直徑，2擊為一次，如部位較差，需增加一遍滿夯作業，以此確保施工質量。完成滿夯施工后，選取推土機進行整平施工，隨后通過壓路機進行施工。要求在93%以上控制壓實度，90%以上控制回填區壓實度；9）質量控制要點。錘重與落距應在開夯施工前進行詳細檢查，以保證夯擊與施工規定相符。軸線控制點、主夯點位置放出，在20mm以內控制軸線位置偏差，在150mm以內控制夯點位置偏差，完成放線作業后，確保其質量符合施工規定即可進行強夯作業。

4.結論

綜上所述，隨著社會經濟的高速發展，大量新技術、新材料被廣泛地應用到公路工程建設行業，進而推動公路事業的快速發展。除此之外，在不斷提升工程建設力度的同時，還大大增加了工程建設的復雜程度，這種情況下要求必須不斷提升施工技術水平。強夯法施工技術作為高速公路路基施工的重要技術之一，只有提高施工技術水平、規范施工流程，才能將其功能充分發揮出來，才能實現公路工程經濟效益最大化。