公路路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)及質(zhì)量控制

袁勝勇

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

公路路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)及質(zhì)量控制

袁勝勇

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

強(qiáng)夯施工技術(shù)又被稱(chēng)為動(dòng)力固結(jié)施工技術(shù)，其在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)重錘下落，產(chǎn)生巨大沖擊力，對(duì)路基土體形成壓縮作用，使其局部液化，從而對(duì)土地起到加固作用。首先對(duì)強(qiáng)夯施工技術(shù)進(jìn)行了介紹，然后結(jié)合工程實(shí)例對(duì)公路路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及質(zhì)量控制辦法進(jìn)行了詳細(xì)探究。

公路路基；強(qiáng)夯施工技術(shù)；質(zhì)量控制

0 引言

如今，城市化進(jìn)程不斷加快，公路建設(shè)規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大。在公路工程建設(shè)中，軟土路基問(wèn)題是影響公路建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，在軟土路基處理施工中，強(qiáng)夯法能夠有效提高軟土路基承載力，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于填土路基、粘性土路基、碎石土路基施工中，因此，對(duì)該項(xiàng)施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 強(qiáng)夯施工技術(shù)概述[1-3]

強(qiáng)夯法是用起重機(jī)械將大噸位夯錘起吊到6～30 m高度后自由落下，給地基土以強(qiáng)大的沖擊能量的夯擊，使土中出現(xiàn)沖擊波和很大的沖擊應(yīng)力，迫使土層孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土料重新排列，經(jīng)時(shí)效壓密達(dá)到固結(jié)，從而提高地基承載力、降低其壓縮性的一種地基加固方法。強(qiáng)夯法適用土層主要包括碎石土、砂土、濕陷性黃土、雜、素填土等等，另外，對(duì)于高飽和度的可采用強(qiáng)夯置換法，但是，需要注意的是，在強(qiáng)夯置換法的實(shí)際應(yīng)用中，首先需要在工程施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，從而確定其適用性和處理效果。

強(qiáng)夯施工技術(shù)的加固機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）飽和土壓縮性。在強(qiáng)夯施工中，氣體體積受力壓縮，孔壓增加，隨后氣體膨脹，隨著空隙水的排出，孔壓逐漸減少。（2）液化作用。在強(qiáng)夯施工過(guò)程中，如果土體氣體體積百分比為零，則土體氣體不可繼續(xù)被壓縮，相應(yīng)于孔隙水壓力上升到覆蓋壓力相等的能量級(jí)，土體發(fā)生液化作用。（3）觸變恢復(fù)。在強(qiáng)夯施工中，土體強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)土體已經(jīng)接近液化狀態(tài)時(shí)，其強(qiáng)度最低，在這種情況下，土體產(chǎn)生裂隙，與此同時(shí)，吸附水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤S著孔壓的逐漸消散，土體抗剪強(qiáng)度以及變形模量都會(huì)隨之增加。另外，強(qiáng)夯加固技術(shù)的應(yīng)用原理還可以通過(guò)彈簧活塞模型進(jìn)行闡述，靜力固結(jié)理論與動(dòng)力固結(jié)理論的模型分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 靜力固結(jié)理論模型

圖2 動(dòng)力固結(jié)理論模型

2 公路路基強(qiáng)夯法施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

玉馬公路位于六盤(pán)水市水城縣境內(nèi),路線起于勺米，起點(diǎn)樁號(hào)K15+000，中間經(jīng)溝寨（K21+000）、王家寨（K21+300），沿巴郎河右側(cè)展線至幸福橋，終點(diǎn)樁號(hào)K28+738.511，路線全長(zhǎng)13.9 km，線路由于沿河道布設(shè)，所以，經(jīng)過(guò)的路段存在部分軟土地基，軟土深度一般為3～5 m，這些路段在通過(guò)拋石擠淤、回填石方等常規(guī)路堤施工后，需進(jìn)行強(qiáng)夯加固處理，以滿足路基質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)要求夯擊能為1 000 kN·m。

2.2 施工機(jī)具選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)，選用QH4000型履帶式強(qiáng)夯機(jī)1臺(tái)，額定起重量20 t，有效起升高度26 m，工作時(shí)履帶輪距為4 910 mm,寬度達(dá)到4 810 mm,底盤(pán)離地間隙大于340 mm,接地比壓僅為0.072 MPa，整機(jī)穩(wěn)定性更好；自制圓柱體夯錘1個(gè)，重10 t，直徑2m，設(shè)有4個(gè)豎向排氣孔；自動(dòng)脫鉤器1個(gè)；推土機(jī)1臺(tái)；振動(dòng)壓路機(jī)1臺(tái)；挖掘機(jī)1臺(tái)；全站儀、水平儀各1套。

2.3 強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)

2.3.1 強(qiáng)夯加固范圍及夯點(diǎn)的布置

根據(jù)設(shè)計(jì)橫斷面圖確定強(qiáng)夯加固寬度為：路堤底寬L+2×2 m。為方便施工，每段路基分三次夯擊完成，第1、2次夯點(diǎn)采用正方形布置，間距取為3 m×3 m，兩次夯點(diǎn)交叉成梅花型，見(jiàn)圖3，第3次整個(gè)強(qiáng)夯加固寬度范圍內(nèi)滿夯。

圖3 夯點(diǎn)正方形布置形式

2.3.2 夯錘自由落體高度

在施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及所配置的機(jī)械設(shè)備，由梅娜（Menard）經(jīng)驗(yàn)公式：H=k（G·h／10）1/2，式中：H為加固土層厚度，單位m；k為折減系數(shù)，一般0.5～0.75；G為夯錘重，單位t；h為落距，單位m。取強(qiáng)夯加固深度H=5 m，折減系數(shù)k=0.5，計(jì)算出夯錘自由落體的高度h為10 m。

2.3.3 夯擊遍數(shù)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)K26+550～K26+560段10個(gè)夯擊點(diǎn)夯擊遍數(shù)與每次夯擊沉降量的統(tǒng)計(jì)分析，確定每點(diǎn)夯擊次數(shù)為4遍，見(jiàn)表1。

表1 強(qiáng)夯沉降量統(tǒng)計(jì)表 cm

2.4 強(qiáng)夯施工作業(yè)

2.4.1 場(chǎng)地平整

按設(shè)計(jì)圖紙用全站儀準(zhǔn)確對(duì)需強(qiáng)夯范圍的邊樁進(jìn)行放樣，并作好護(hù)樁，推土機(jī)清除地表耕植土（部分路段含有少量淤泥的，用挖掘機(jī)配合清除），并大致推成雙向排水橫坡（彎道或填挖交界處推成單向排水橫坡），挖掘機(jī)挖出路基邊界處臨時(shí)排水溝，避免強(qiáng)夯場(chǎng)地內(nèi)積水。

2.4.2 測(cè)設(shè)點(diǎn)位

場(chǎng)地平整完后，利用護(hù)樁恢復(fù)路基中樁和強(qiáng)夯范圍的邊樁，用石灰線標(biāo)明。按路線長(zhǎng)度和需強(qiáng)夯的寬度分別計(jì)算夯點(diǎn)的排數(shù)和列數(shù)，按規(guī)定用鋼尺準(zhǔn)確定出第一批夯點(diǎn)點(diǎn)位，并以夯點(diǎn)中心為圓心，夯錘半徑為半徑，畫(huà)出石灰線圓圈作為夯錘下落的準(zhǔn)確位置。測(cè)量記錄夯前地面高程，作為計(jì)算夯沉量的原始依據(jù)。

2.4.3 夯機(jī)就位

將夯錘準(zhǔn)確對(duì)位后測(cè)量記錄夯錘頂面高程。徐徐起吊夯錘到預(yù)定高度（10 m，在夯機(jī)的鋼絲繩上作標(biāo)記控制），并留50 cm安全距離，拉下自動(dòng)脫鉤器，使重錘自由下落夯擊地面，測(cè)量記錄夯錘頂面高程，計(jì)算夯沉量（以cm為單位），完成一次夯擊。重復(fù)上述步驟4遍，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊（夯點(diǎn)最后兩擊沉降量控制在5 cm以內(nèi)，如最后兩次夯擊沉降量大于5 cm，應(yīng)繼續(xù)夯擊直到滿足最后兩擊沉降量均小于或等于5 cm為止，并在記錄表上做好詳細(xì)記錄）。將夯機(jī)移動(dòng)到相鄰夯點(diǎn)繼續(xù)施工，直到完成第一批夯點(diǎn)。

2.4.4 回填夯坑

第一批夯點(diǎn)完成后，用推土機(jī)回填夯坑，并大致整平，用壓路機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行靜壓，以便進(jìn)行第二批夯點(diǎn)的施工。

2.4.5 第二批夯點(diǎn)作業(yè)

第二批夯點(diǎn)在第一批夯點(diǎn)中間穿插布設(shè)。施工方法和第一批夯點(diǎn)相同。

2.4.6 滿夯作業(yè)

滿夯的目的在于加固表層。其施工與第一、二批夯點(diǎn)在工藝上相同，但每個(gè)夯點(diǎn)僅夯擊一遍，且夯點(diǎn)間搭接1／4夯錘直徑進(jìn)行夯擊。滿夯完成后進(jìn)行場(chǎng)地平整，用壓路機(jī)碾壓直到滿足路基填筑對(duì)原地面的要求為止。

3 公路路基強(qiáng)夯法施工質(zhì)量控制

（1）施工前應(yīng)檢查夯錘重量、尺寸、落錘控制手段、排水設(shè)施及被夯地基的土質(zhì)。夯擊過(guò)程中，經(jīng)常檢查夯錘的豎向排氣孔，如排氣孔被土堵塞，及時(shí)疏通，防止因排氣孔堵塞導(dǎo)致夯錘與夯坑之間形成氣墊，從而影響夯擊效果。

（2）如遇半挖半填的路基，強(qiáng)夯應(yīng)從路基邊緣開(kāi)始，逐排向路基中部夯擊；填挖交界路基的強(qiáng)夯，應(yīng)從填挖交界線以外路基邊緣逐排向交界線處夯擊。

（3）施工中應(yīng)檢查落距、夯擊遍數(shù)、夯點(diǎn)位置、夯擊范圍。并且應(yīng)嚴(yán)格控制每擊夯沉量，對(duì)每一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)、每次夯填量、夯沉量等做好詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)記錄，夯點(diǎn)按交底編號(hào)一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行，填好《強(qiáng)夯施工記錄表》。

（4）施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)夯坑周?chē)馏w隆起較大時(shí)，應(yīng)停止該點(diǎn)夯擊，間隔一段時(shí)間后，待孔隙水壓力消散后再繼續(xù)施工。

（5）施工結(jié)束后，檢查被夯地基的強(qiáng)度，采用動(dòng)力觸探法進(jìn)行承載力檢驗(yàn)。強(qiáng)夯后的土體強(qiáng)度隨間歇時(shí)間的增加而增強(qiáng)，檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果的測(cè)試工作，宜在強(qiáng)夯之后2～3周后進(jìn)行，而不宜在強(qiáng)夯結(jié)束后立即進(jìn)行測(cè)試工作，否則測(cè)得的強(qiáng)度偏低。每個(gè)施工驗(yàn)收單元?jiǎng)恿τ|探點(diǎn)約2 000 m21個(gè)。

（6）強(qiáng)夯地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及頻率見(jiàn)表2。

表2 強(qiáng)夯地基質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及頻率

（7）起錘至預(yù)定標(biāo)高下落錘擊，落錘要求保持平穩(wěn)，夯位應(yīng)準(zhǔn)確，避免夯錘起吊后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，落錘時(shí)，防止夯錘底面傾斜地與夯擊點(diǎn)結(jié)合。夯擊坑內(nèi)積水應(yīng)及時(shí)排除，坑底含水量過(guò)大時(shí)，可鋪砂石后再進(jìn)行夯擊。若發(fā)現(xiàn)坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路工程路基施工中采用強(qiáng)夯施工技術(shù)，能夠在較短時(shí)間內(nèi)改善土體性質(zhì)，有效延長(zhǎng)公路工程使用壽命。在強(qiáng)夯法的實(shí)際應(yīng)用中，首先需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察，明確施工現(xiàn)場(chǎng)土體條件，然后設(shè)計(jì)強(qiáng)夯施工參數(shù)，并加強(qiáng)施工工序控制，這樣才能有效保證軟土路基施工質(zhì)量水平。

[1]段輝林,劉山.濕陷性黃土地區(qū)路基強(qiáng)夯施工技術(shù)[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2013,30(10):60-62.

[2]宋立龍.高速公路路基施工中強(qiáng)夯法技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué),2014,5(1):112.

[3]許良.市政軟土路基處理中強(qiáng)夯法施工技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版,2015,5(26):36-37.

U415

B

1009-7716（2017）04-0146-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.043

2017-02-05

袁勝勇（1977-），男，貴州六盤(pán)水人，高級(jí)工程師，從事公路施工技術(shù)和安全管理工作。