淺談強夯法在深溝高填路基施工中的應(yīng)用

朱軍旗

摘要：本文通過對強夯法施工的分析，以及在深溝高填路基施工中的實際應(yīng)用，進(jìn)一步說明強夯法也可以作為高填路基的一種較為簡易快捷的施工方案。

關(guān)鍵詞：強夯法；深溝高填；路基施工；應(yīng)用

前言

傳統(tǒng)的土質(zhì)路基填筑一般都為分層填筑碾壓的施工工藝，但是在深溝高填路段時，考慮到大批量機械進(jìn)場不易、施工工期過長等各方因素，傳統(tǒng)的施工作業(yè)很難較為完善的開展。貴州安紫高速公路建設(shè)項目處于中國典型的喀斯特地貌，橋隧比達(dá)30%左右，全線深溝高填路段較多。為解決這一問題，在組織多方研討之后，決定采用強夯法進(jìn)行深溝高填作業(yè)施工。強夯法是一種將大噸位的重錘，由高處采用自由方式下落，強力夯實地基土的一種地基加固方法。它的作用機理是用較為強烈的沖擊能，產(chǎn)生很大的沖擊波和應(yīng)力，使地基土局部液化、空隙壓縮，并快速進(jìn)行固結(jié)。它不僅可以消除土層的濕陷性、降低其壓縮性，而且可以形成一層減少地表水滲入的弱透水層。經(jīng)強夯加固后的地基，其承載力可明顯提高。強夯法的施工特點有：

1.處理效果好，速度快，節(jié)省材料。

2.施工機具、工藝簡單，施工管理及施工質(zhì)量較易控制。

3.施工噪音和震動大，影響附近建筑物。

4.適用于大面積地基、條形基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)地基處理。

一、試驗段施工步驟

1.準(zhǔn)備工作

1.1對原地面進(jìn)行初步壓實。

1.2施工放樣：施工前先進(jìn)行坡腳線的準(zhǔn)確施測。

1.3選擇填料：填料選用ZK50+000～ZK50+100段挖方材料作為填料，土質(zhì)為含礫粉質(zhì)黏土，液限42.0，塑限20.0，塑性指數(shù)22，夾帶部分礫粒，粒徑5mm～25mm，含量在0～25%，有少量20cm～25cm的巨粒料。經(jīng)試驗，填料最大干密度為1.67g/cm3，最佳含水量18.1%。為保證填料最佳含水量，填筑前在料場進(jìn)行了挖坑、放水、悶料的工作。

2.施工機械

2.1強夯設(shè)備1臺，錘重17t，錘底面積為5.12m2，圓形，上設(shè)置4個排氣孔。最大落距為S=16.5m，最大單擊夯擊能為2805KN·m。

2.2 SD42推土機1臺，YZ20H壓路機1臺，PC400挖掘機1臺，紅巖自卸車8臺，灑水車1臺，以滿足材料運輸、攤鋪、灑水需要。

3.施工程序

3.1處理原地面

3.1.1徹底清理原地面草皮和腐殖土，局部回填低洼部分，并用壓路機初步碾壓，以保證強夯機可正常工作，最大回填高度小于1.5m。

3.1.2按1∶200比例測繪強夯場地平面圖。

3.1.3根據(jù)所測平面圖，在圖上布設(shè)三遍主夯的夯擊點。

3.1.4根據(jù)圖上所布置的夯擊點位置，到實地放線，打護(hù)樁，有部分夯擊點位置要根據(jù)實地情況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的點要重新標(biāo)回平面圖上。以便放第三遍主夯點時可做到準(zhǔn)確無誤。

3.1.5確定錘吊高度，根據(jù)錘重通過計算夯擊能為170KN· m時，錘吊高度為11.76m，考慮鋼絲繩起吊時的拉伸，將夯錘高度定為12m。

3.1.6按正確強夯程序，共分3遍夯擊原地面。

3.2填筑第一層

3.2.1在處理好的原地面上分層回填，每層厚度不大于0.3m，回填好后，用推土機進(jìn)行整平，18t～22t靜壓穩(wěn)壓一遍，然后回填下一層。

3.2.2回填和整平過程中要根據(jù)填料的含水量大小酌情晾曬。

3.2.3總回填厚度按照最厚處4m控制。

3.2.4因地形條件問題，此處需著重注意回填過程中的防汛排水工作，以防填料被水浸泡。

3.3強夯施工

3.3.1起重機就位，使夯錘對準(zhǔn)夯點位置。

3.3.2測量夯前錘頂高程。

3.3.3將夯錘吊到預(yù)定高度（12m），在夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜，而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平。

3.3.4重復(fù)上述步驟（2）、（3），按規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊。然后進(jìn)行檢測，看是否達(dá)到要求，否則再進(jìn)行夯擊。

3.3.5換夯點，重復(fù)上述步驟（1）～（4），直到完成第一遍全部夯點的夯擊。

3.3.6用推土機將夯坑填平，測量場地高程。

3.3.7按上述（1）～（6）步驟逐次完成第二、三遍夯擊，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實，夯擊時要求錘落距6m，每夯點夯3錘，錘與錘搭接。并測量夯實場地高程，計算總體沉降量。

二、強夯法工作原理

強夯法的作用機理一般分為4個階段：

1.松散體是土體經(jīng)過自然的沉積或堆積，處在自然的狀態(tài)，未經(jīng)壓實、結(jié)構(gòu)松散，可以在自身重力下發(fā)生較為緩慢的固結(jié)。

2.擾動體是土體自強夯以后，破壞了土體自然結(jié)構(gòu)，瓦解了原來的松散體中的大量架空結(jié)構(gòu)，排出了空隙中的部分氣體，致使土體產(chǎn)生變形。此時的土體中還有較多的空隙、孔隙氣、孔隙水，與最原始的高壓縮性、不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)相比，它相對處于一種中壓縮性、亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的狀態(tài)中。此階段土體結(jié)構(gòu)強度較低，因此所需的能量并不多。

3.加固體是指隨著夯擊的能量級不斷增加，致使擾動體結(jié)構(gòu)完全被破壞，顆粒組團(tuán)受到擠壓、破碎作用，重新進(jìn)行了排列和定向，空隙被大幅度壓縮，壓實度有了大幅度增加，使土體結(jié)構(gòu)強度很快增長，此階段土體處于一種低壓縮性、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的狀態(tài)中。

4.潛在的破壞體是指此時即使夯擊的能量級繼續(xù)加大，土體的壓實效果不會再有明顯增加，壓縮變形效果也趨于穩(wěn)定、飽和狀態(tài)。此時土體達(dá)到超壓縮性、超穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，強度達(dá)到最大，呈現(xiàn)出明顯的彈塑性材料的性質(zhì)，繼續(xù)加大能量則可能使結(jié)構(gòu)完全、徹底破壞，以至于喪失強度。

三、施工過程中采取的質(zhì)量保證措施

1.開夯前用鋼尺量的方法檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合要求。

2.強夯施工中夯點放線錯誤情況常有發(fā)生。因此，在每遍夯擊前，都對夯點放線進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時糾正。

3.在施工過程中，要用水平儀檢測每個夯擊點的沉降量，而水平儀離夯擊點較近，為確認(rèn)夯擊震動對水平儀的影響，特用全站儀對其進(jìn)行了對比觀測，經(jīng)對比確認(rèn)水平儀離夯擊點15m～20m以外時，夯擊震動對其影響很小，滿足觀測精度要求。

4.施工過程中按設(shè)計和試驗要求，檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量，并進(jìn)行詳細(xì)記錄。

5.由于強夯施工的特殊性，施工中所采用的各項參數(shù)和施工步驟是否符合設(shè)計要求，在施工結(jié)束后往往很難進(jìn)行檢查，所以要求在施工中對各項參數(shù)和施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

6.配備完整的施工、測量、試驗人員，定崗定職三方緊密配合。

7.派專人負(fù)責(zé)本項工作，以協(xié)調(diào)各方關(guān)系。

8.每遍夯點、夯擊次數(shù)和落距要嚴(yán)格控制，杜絕發(fā)生降低夯能、少夯、漏夯等現(xiàn)象。

9.因為強夯在路基施工中的應(yīng)用還不很廣泛，缺少實踐經(jīng)驗，所以在試驗段施工過程中，我們要求每個施工人員樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，詳細(xì)記錄，認(rèn)真分析，總結(jié)經(jīng)驗，為大面積施工掌握第一手資料。

四、強夯法的優(yōu)缺點

強夯法具有以下優(yōu)點：一是對填料粒徑要求不是特別嚴(yán)格。在普通路基填筑中，如果填料中有了粒徑大于20cm的礫料，在攤鋪碾壓時都會造成一定的困難，而強夯施工的骨料粒徑可達(dá)到40cm～50cm，據(jù)我們挖填時的回測觀察，40cm～50cm礫料經(jīng)強夯夯實后已大部分擊碎與周圍的土結(jié)合為一體。二是加快了整體施工的速度，雖然與壓路機碾壓比較單位工程量的造價有所提高，但縮短工期帶來的效益也是比較顯著的。三是在高填方中，用強夯夯實路基，由于其影響深度較深，可加強填料與原地面之間的結(jié)合。其缺點是：機具較為笨重，對于地形過于復(fù)雜的工地，進(jìn)場比較困難。

五、結(jié)束語

強夯法在深溝高填路基施工中的試驗應(yīng)用，強夯法施工能夠滿足公路工程施工各項技術(shù)指標(biāo)要求，并在一定程度上確保了工程質(zhì)量、縮短了施工工期。因此，強夯法施工在深溝高填路基施工中也是一種較好的施工工藝選擇，在其他類似的高速公路項目建設(shè)中可以推廣應(yīng)用。

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