強(qiáng)夯筑柱處理高填方軟基施工技術(shù)

李鑫

摘 要：本文通過(guò)對(duì)國(guó)道312線都江堰-汶川高速公路C合同段強(qiáng)夯筑柱處理高填方軟基，概述了強(qiáng)夯筑柱地基處理的原理及不足之處，同時(shí)敘述了強(qiáng)夯筑柱處理地基的施工技術(shù)、過(guò)程控制、注意事項(xiàng)以及實(shí)施情況，可供以后類(lèi)似強(qiáng)夯筑柱施工參考。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯筑柱 處理 高填方 軟基

中圖分類(lèi)號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（b）-0065-02

強(qiáng)夯法加固地基是20世紀(jì)60年代末由法國(guó)梅納技術(shù)研究所創(chuàng)用的，由于它具有投入設(shè)備簡(jiǎn)單、施工速度快、使用范圍廣、節(jié)約“三材”、經(jīng)濟(jì)易行、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，很快受到世界各國(guó)工程界的重視，并得以迅速推廣。1978年，我國(guó)首次在天津進(jìn)行的強(qiáng)夯法試驗(yàn)研究，揭開(kāi)了我國(guó)應(yīng)用強(qiáng)夯法處理地基新的一頁(yè)。強(qiáng)夯法，顧名思義，就是利用強(qiáng)夯夯擊能的影響迫使地基中孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力，使地基土重新排列，從而提高地基承載力。根據(jù)以往研究成果提出有效加固深度的修正式為：D=K（WH/10），其中D為有效加固深度（m）；W為錘重（kN）；H為落距（m）；K為修正系數(shù)，其變動(dòng)范圍一般為0.5～0.8，比如軟土取值0.5，黃土取值0.34～0.5。運(yùn)用強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基條件和工程的使用要求，正確選用各個(gè)強(qiáng)夯參數(shù)，才能達(dá)到有效而經(jīng)濟(jì)的目的。

1 工程概況、地質(zhì)情況及特點(diǎn)

四川省都（江堰）至汶（川）高速公路穿越川西平原C合同段K12+725～K12+995段高填方路基橫切沖溝，路線中心最大填筑高度為33.08m，共長(zhǎng)270m。沖溝屬季節(jié)性流水，河床坡度小，為9.21m3/s，自然邊坡穩(wěn)定性好，基巖埋深較深，上覆土層主要為第四系殘坡積及冰水堆積，路堤沉降量過(guò)大，不能滿(mǎn)足路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求。地基處理采取清除表土，鋪0.6m片石墊層后按強(qiáng)夯筑柱方式進(jìn)行加固處理。

2 施工工藝

2.1 施工參數(shù)

該合同段強(qiáng)夯筑柱施工中設(shè)計(jì)錘重50kN，直徑1.2m，最大提升高度為12.0m，強(qiáng)夯機(jī)為起重能力大于150kN的復(fù)纜起重機(jī)，夯柱長(zhǎng)5m（樁柱實(shí)際長(zhǎng)度按累計(jì)夯沉量的75%計(jì)），直徑1.5m，間距3.5m，等邊三角形布置。

2.2 施工原理

利用強(qiáng)夯機(jī)的夯擊能夯坑成樁，達(dá)到“夯柱擠淤換填、地基土重新排列形成硬殼”，從而達(dá)到地基加固的效果。

3 強(qiáng)夯筑柱施工

3.1 場(chǎng)地平整

清除表土、平整場(chǎng)地并壓實(shí)，對(duì)于斜坡部位應(yīng)開(kāi)挖2～3m臺(tái)階，以保證強(qiáng)夯機(jī)行走及地基加固。

3.2 施工準(zhǔn)備

施工前在強(qiáng)夯范圍內(nèi)采用輕型動(dòng)力觸探（N10）進(jìn)行地基力學(xué)指標(biāo)復(fù)測(cè)，取得強(qiáng)夯前的力學(xué)指標(biāo)，并做好詳細(xì)記錄。按照設(shè)計(jì)斷面在線路左、中、右設(shè)復(fù)查點(diǎn)（如需處理范圍左、右寬度較大時(shí)，則每隔30m設(shè)一個(gè)復(fù)查點(diǎn)）。強(qiáng)夯筑柱施工前，繪制夯點(diǎn)編號(hào)圖，比例尺為（1/200～1/400）。

編制施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、施工組織設(shè)計(jì)，做好技術(shù)交底，測(cè)出周?chē)ㄖ锞嗵幚聿课坏木嚯x，并設(shè)置相應(yīng)的減震溝。

3.2.1 排水

使原溝槽水流由陪溝流到路基外側(cè)原有的溝槽。在強(qiáng)夯筑柱處理范圍內(nèi)，每隔15m開(kāi)挖一道縱、橫向片石排水溝，設(shè)計(jì)縱橫向片石排水溝尺寸為寬1.0m×深1.0m?？v橫排水溝溝底縱坡不小于1%并與原有排水溝槽連通，保證施工期間排水順暢，并用片石及時(shí)回填。

3.2.2 鋪片石墊層

在強(qiáng)夯處治范圍內(nèi)鋪填60cm厚片石墊層，鋪設(shè)的片石不得有架空和空隙大等現(xiàn)象，避免因墊層密實(shí)度不夠造成陷車(chē)、陷錘。

3.2.3 布點(diǎn)、分區(qū)、定出試驗(yàn)段

采用儀器或工具按樁間距3.5m、等邊三角形布置、樁直徑1.5m定出所有夯點(diǎn)，用白灰或小木樁在夯點(diǎn)中心處做出標(biāo)記，并測(cè)量點(diǎn)位地面高程。

地基處理范圍較大時(shí)，為了便于施工控制，根據(jù)實(shí)際地形劃分為若干個(gè)強(qiáng)夯筑柱作業(yè)區(qū)域。

根據(jù)動(dòng)力觸探取得的力學(xué)指標(biāo)，在具有代表性的部位劃出20m×20m=400m2的范圍作為試驗(yàn)段，共48個(gè)夯點(diǎn)。通過(guò)試夯確定每遍夯擊的落錘高度、單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、夯擊間歇時(shí)間。

3.2.4 試驗(yàn)段強(qiáng)夯筑柱施工

強(qiáng)夯機(jī)就位使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)誤差控制在10cm以?xún)?nèi)。試夯時(shí)，落錘高度采用1/3、1/2、2/3到全落高漸次進(jìn)行（每一落高試夯3～5個(gè)夯點(diǎn)），適當(dāng)落錘的落高和每遍單點(diǎn)夯擊次數(shù)的確定依據(jù)是：（1）不出現(xiàn)單點(diǎn)夯坑深度過(guò)大、產(chǎn)生陷錘、造成起錘困難。（2）不出現(xiàn)單點(diǎn)多擊后，夯坑周邊地面隆起高度大于7cm。（3）單遍夯深不大于70cm。（4）第一遍夯擊時(shí)，首次單擊夯坑深度不大于1/3夯坑深度。

每遍夯擊之間的間歇時(shí)間確定：采用輕型動(dòng)力觸探（N10）及標(biāo)貫抽檢1%～3%夯點(diǎn)間地基土容許承載力，每一遍夯擊后其承載力恢復(fù)到不低于原地基土承載力所需要的時(shí)間即為恰當(dāng)?shù)拈g歇時(shí)間。為了更好地總結(jié)強(qiáng)夯筑柱參數(shù)，試驗(yàn)段采用輕型動(dòng)力觸探（N10）及標(biāo)貫抽檢10%夯點(diǎn)（共5個(gè)）間地基土容許承載力，并采用重型動(dòng)力觸探（N120）及標(biāo)貫抽檢10%夯柱樁底承載力（共5個(gè)）。

夯擊遍數(shù)的確定：滿(mǎn)足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的遍數(shù)或夯坑體積隨夯擊次數(shù)增加的增長(zhǎng)率低于夯坑周?chē)孛娴穆∑痼w積增長(zhǎng)率且夯坑周?chē)孛媛∑鸶叨炔淮笥?cm所對(duì)應(yīng)的遍數(shù)，或設(shè)計(jì)落高條件下單點(diǎn)最后兩擊夯深均不大于3cm且后一擊夯深小于前一擊夯深，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的遍數(shù)。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)5m，確定需夯10遍，第一遍夯深不超過(guò)0.6m，其余7遍每遍夯深不超過(guò)0.7m。

4 強(qiáng)夯筑柱施工過(guò)程控制

（1）取得原地面的地基承載力：根據(jù)地基承載力確定試驗(yàn)段的位置，為大面積強(qiáng)夯的順利進(jìn)行做好準(zhǔn)備。

（2）試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)取樣：掌握土壤類(lèi)別、含水量、塑性狀態(tài)、承載能力、抗剪指標(biāo)、壓縮指標(biāo)等值，用以檢測(cè)強(qiáng)夯筑柱夯擊能影響深度。endprint

（3）確定強(qiáng)夯材料的取料場(chǎng)地、質(zhì)量、數(shù)量：應(yīng)充分利用挖方路段開(kāi)挖的巖石，并二次破碎，確保料源充足。

（4）檢測(cè)縱橫排水溝的開(kāi)挖尺寸、坡度，確保排水溝暢通，嚴(yán)禁排水溝積水。

（5）片石墊層厚度、壓實(shí)度、強(qiáng)度控制：鋪墊厚度不小于設(shè)計(jì)值，片碎石抗壓強(qiáng)度≥25MPa，鋪設(shè)的片（碎）石不得有架空及孔隙大現(xiàn)象，避免造成陷車(chē)、陷錘。墊層鋪設(shè)后隨機(jī)抽取其厚度及密實(shí)度。

（6）復(fù)核強(qiáng)夯筑柱范圍、夯點(diǎn)數(shù)量，繪制強(qiáng)夯筑柱夯點(diǎn)布置平面圖并編號(hào)，編制強(qiáng)夯筑柱施工方案、施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，做好技術(shù)交底工作。

（7）現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)：根據(jù)強(qiáng)夯筑柱夯點(diǎn)布置平面圖現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)，并測(cè)量每個(gè)夯點(diǎn)的地面高程。

（8）試驗(yàn)段施工：根據(jù)設(shè)計(jì)要求取得每遍夯擊的落錘高度、單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、夯擊間歇時(shí)間。試驗(yàn)段施工所取得的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)于大面積強(qiáng)夯筑柱施工至關(guān)重要。

（9）試驗(yàn)段總結(jié)：根據(jù)試驗(yàn)段取得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及成果，編寫(xiě)強(qiáng)夯筑柱每遍技術(shù)總結(jié)，并請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、專(zhuān)監(jiān)、設(shè)計(jì)代表等簽字確認(rèn)。

5 強(qiáng)夯筑柱質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）強(qiáng)夯筑柱施工完畢后，我們請(qǐng)核工業(yè)西南工程勘察設(shè)計(jì)院檢測(cè)中心對(duì)C合同段強(qiáng)夯筑柱進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)強(qiáng)夯夯柱的成樁長(zhǎng)度、樁體的承載力、樁下土承載力均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（2）強(qiáng)夯筑柱每遍施工完畢并檢測(cè)合格后，編寫(xiě)每遍強(qiáng)夯筑柱技術(shù)總結(jié)、強(qiáng)夯筑柱總體技術(shù)總結(jié)，要求監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、業(yè)主簽字確認(rèn)。

（3）請(qǐng)業(yè)主、設(shè)計(jì)院、中心試驗(yàn)室、監(jiān)理部及施工單位現(xiàn)場(chǎng)確定夯點(diǎn)數(shù)量，檢測(cè)強(qiáng)夯筑柱最后兩擊夯深不大于3cm，并現(xiàn)場(chǎng)簽字確認(rèn)。

（4）抽取3%的夯點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖，測(cè)量夯柱成樁深度、長(zhǎng)寬尺寸，并計(jì)算夯柱工程數(shù)量，單個(gè)夯點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖工程量不小于設(shè)計(jì)夯點(diǎn)工程量。

6 強(qiáng)夯筑柱施工注意事項(xiàng)

（1）強(qiáng)夯必須從路基中線向兩側(cè)逐次推進(jìn)，或自坡腳向坡谷推進(jìn)，切不可自周邊向中心逐次推進(jìn)。

（2）夯坑形成后應(yīng)立即報(bào)檢驗(yàn)坑，及時(shí)進(jìn)行坑基回填，避免雨水浸泡夯坑?；靥钜愿哂谥苓叺孛?0cm為準(zhǔn)，且材質(zhì)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的片（碎）石，并用白灰或紅色塑料袋在中心處做好標(biāo)識(shí)，避免夯柱偏離。

（3）夯擊時(shí)由于有石塊飛出，除夯機(jī)司機(jī)外現(xiàn)場(chǎng)所有工作人員必須戴安全帽并站在安全距離之外，起重機(jī)臂旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人。

（4）必須保證施工期間場(chǎng)地排水系統(tǒng)完好，及時(shí)排走大氣降雨和強(qiáng)夯擠出的地下水及夯坑中的積水。

（5）局部地區(qū)吊車(chē)輪跡下陷過(guò)深時(shí)，應(yīng)檢查是地基土過(guò)軟，還是墊層厚度不足，或是墊層密實(shí)度過(guò)低，并應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，避免發(fā)生陷車(chē)事故。

（6）強(qiáng)夯筑柱施工應(yīng)在旱季進(jìn)行。

（7）強(qiáng)夯的沖擊波及噪聲較大，最好在白天施工，避免擾民。在距離建筑物或構(gòu)筑物小于50m范圍應(yīng)開(kāi)挖1.0m×1.5m的減震溝，避免建筑物或構(gòu)筑物變形、開(kāi)裂。

（8）定時(shí)檢查緊固件、扣鎖件和結(jié)扎件，保證其牢固，嚴(yán)防落件傷人。由專(zhuān)人負(fù)責(zé)電氣設(shè)備、供電線路、配電盤(pán)的控制管理。

7 結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)夯筑柱作為一項(xiàng)新的施工工藝，在勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須充分掌握強(qiáng)夯范圍地基土土壤類(lèi)別、含水量、塑性狀態(tài)、承載能力、抗剪指標(biāo)、壓縮指標(biāo)等值。根據(jù)所掌握的土壤物理性質(zhì)選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)：夯錘重量、提升高度（也就是最佳夯擊能）、夯柱長(zhǎng)度、修正系數(shù)等，這樣才能達(dá)到預(yù)計(jì)的效果。

強(qiáng)夯筑柱施工難點(diǎn)：由于強(qiáng)夯筑柱受地質(zhì)條件影響較大，夯擊時(shí)夯柱向四周擴(kuò)散，最后形成一個(gè)強(qiáng)夯固結(jié)層，固結(jié)層厚度一般為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的3/5～4/5，很難確保設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。強(qiáng)夯筑柱樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)可采用先預(yù)夯成孔，再回填所用材料，然后強(qiáng)夯成柱。強(qiáng)夯筑柱檢測(cè)方法不太成熟，所用方法有探井或鉆孔取原狀土、靜力觸探、標(biāo)貫、動(dòng)力觸探、旁壓試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)，目前一般所用方法為前四種，均很難準(zhǔn)確地體現(xiàn)強(qiáng)夯筑柱施工結(jié)果。

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