淺談強夯法在公路工程軟基施工中的應用

郭剛+薛金龍

摘 要：軟土路基是公路工程施工中常見的不良地質(zhì)條件，此類土體強度相對較低，且壓縮模量高，會對路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，因此必須按照規(guī)定要求對其加以處理，結(jié)合公路工程實際地質(zhì)條件，選取相應的施工技術(shù)。強夯法施工設備簡單、施工便捷、適應范圍廣、節(jié)省材料、降低投資、工期短等優(yōu)點，已被實踐證明是一種較好的、行之有效的地基處理方法。本文主要分析其施工工藝，探尋質(zhì)量控制的有效措施。

關鍵詞：公路工程；強夯法；軟土路基

強夯稱動力固結(jié)法，在重錘夯實法基礎上發(fā)展而來，利用起吊設備，將10～40噸的重錘提升至10～40米高處使其自由下落，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層，根據(jù)工程實際情況通過現(xiàn)場試驗以確定夯實次數(shù)和有效夯實深度。在強夯施工過程中，土體中產(chǎn)生瞬間變形，土層孔隙壓縮，局部產(chǎn)生液化，在夯擊點周圍產(chǎn)生裂縫，形成良好的排水通道，使土中的孔隙水和氣體逸出，土粒重新排列，經(jīng)過時效壓密達到固結(jié)，從而提高地基承載力，降低其壓縮性。強夯法還能改善砂類土抵抗振動液化的能力，消除濕陷性黃土的濕陷性，是一種經(jīng)濟和有效的軟基加固方法，適用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。

1 工程案例

在某公路工程建設施工過程中，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，擬建場地地層分為海陸交互相沉積形成的亞粘土、粉細砂、亞砂土等，其上部為新近堆積的，表層沖填土和亞粘土平均厚度為4.0～7.0m，局部為1.6～4.0m，屬深層軟弱地基。其具有含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、易蠕變、觸變、承載力低等特點，物理力學性能較差。粘粒（0～0.005mm）含量小于15%，細砂（0.075～0.25）含量在80%以上，含水率ω較大，普遍在20%以上，直接作為路基不僅承載力低，而且易產(chǎn)生相當大的沉降和差異沉降，且沉降變形持續(xù)時間很長，會對路基及路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很不利的影響，因此必須進行軟基處理。

2 強夯法在公路軟基施工的具體應用

1、確定施工參數(shù)

（1）機械設備的確定。強夯施工采用30t以上帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其他專用設備。采用履帶式起重機時，在臂桿端部設置輔助門架或采取其他安全措施，防止落錘時機架傾覆。夯錘錘重及夯錘底面面積根據(jù)設計文件要求的單擊夯擊能確定。夯錘底面采用圓形，夯錘中對稱設置若干個上下貫通的氣孔。自動脫鉤采用開鉤法或用付卷筒開鉤。

（2）夯擊參數(shù)的確定：一是夯錘落距，錘重按下式初步確定：影響深度=系數(shù)×（錘重×落距）×1/2，落距根據(jù)單擊夯擊能和錘重確定。二是夯擊遍數(shù)的確定，夯擊遍數(shù)設計為3 遍，具體工程分主夯、副夯、滿夯3 種，以主、幅夯為主。一般第一遍隔一點跳夯，第二遍補第一遍空隙，第三遍為低能量滿夯全幅滿夯，達到錘印彼此搭接。三是夯擊次數(shù)，強夯施工每一遍內(nèi)各個夯點的夯擊次數(shù)，嚴格按圖紙設計夯擊次數(shù)，并同時滿足單擊夯擊能不小于2000kN·m，夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起，不因夯坑過深而使起錘困難，且以使土體豎向壓縮最大而側(cè)向位移最小為原則。每個夯擊點安排專人檢查和記錄擊數(shù)，保證強夯質(zhì)量。四是夯擊點的布置，夯擊點布置與夯擊點位置可根據(jù)路基底平面形狀布置。五是夯擊遍數(shù)間隔時間確定。具體間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。凡是產(chǎn)生超孔隙水壓力、夯坑周圍出現(xiàn)較大隆起時，不能繼續(xù)夯擊，要等超孔隙水壓力大部分消散后，再夯下一遍。在一遍中若干夯擊次數(shù)后出現(xiàn)上述情況，也要遵循這一要求，停止夯擊，等超孔隙水壓力大部分消散后，再夯下一遍。具體間隔時間可根據(jù)工藝性試夯確定。施工時首先保證夯擊遍數(shù)間隔時間，并做詳細記錄，其次可根據(jù)實際情況調(diào)整施工流水順序，安排合理的流水節(jié)拍，力爭使各區(qū)段間達到連續(xù)夯擊，確保強夯質(zhì)量。

2、試夯施工

在采用強夯施工法之前，應當根據(jù)初步選定的強夯參數(shù)指標，在工程現(xiàn)場有代表性的施工區(qū)域進行試夯，通過對夯后與夯前的測試數(shù)據(jù)分析對比，檢驗強夯的效果，從而對強夯參數(shù)指標進行調(diào)整和確定。采用強夯施工法時，其改造順序應當先深后淺，即先進行深層土改造，再進行中層土改造，最后進行表層土改造。按照強夯施工順序，在完成最后一遍夯點的夯擊后，用推土機填平夯坑。由于夯坑底面上部的填土會比較疏松，再加上強夯所產(chǎn)生的強振動，也會使周圍已夯實的表土層產(chǎn)生一定程度的松動。因此，通常應在夯完最后一遍夯點之后，再采用低能量進行一遍滿夯。有時在夯后工程質(zhì)量檢驗時，仍會發(fā)現(xiàn)厚度較大的表層土的密實程度比下層土更差，表明滿夯沒能達到預期效果。

3、夯擊作業(yè)

定出控制軸線、強夯場地邊線，釘木樁或點白灰標出主、副夯點位置，并測量場地高度，設水準基點。分段進行強夯，順序從邊緣夯向中央，一排一排夯，起重機直線行駛，從一邊向另一邊進行。起重機就位，使夯錘對夯點位置。測量夯前錘頂高程，確保夯擊能。夯擊時應按試驗和設計確定的強夯參數(shù)進行，起吊夯錘保持勻速，夯位應準確，不得高空長時間停留，嚴禁急升猛降防錘脫落。待夯錘自由下落后，放下吊鉤、測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜時，應及時將坑底整平。

3 強夯施工質(zhì)量控制措施

1、夯錘起吊后，臂桿和夯錘下及附近15m 范圍內(nèi)嚴禁站人。有建筑50m 范圍內(nèi)不宜采用強夯措施。強夯開始時應檢查是否處于中心，若有偏心時，應采取在錘邊焊鋼板或增加混凝土等辦法使其平橫，防止夯錘傾斜。夯坑隨夯隨填，不過夜，以防積水，并視天氣情況變化而定。施工過程中，必須做好施工記錄，強夯過程中應對各項參數(shù)及施工情況作好詳細質(zhì)量記錄。按設計規(guī)定次數(shù)及控制標準，完成各夯點的夯擊。點夯完成后用推土機整平場地，最后用低能量滿夯一遍。干燥天氣進行強夯時宜灑水降塵。當風力大于5 級時，應停止強夯作業(yè)，以防機械傾倒，保證安全。為防止飛石傷人，現(xiàn)場工作人員應戴安全帽。夯錘上應設通氣孔，如遇堵塞，應立即開通，加強強夯施工過程的監(jiān)測，施工中應有專人負責監(jiān)測工作。

2、強夯施工結(jié)束后，可開展填土施工，并對沉降板進行埋設。運用δ16mm鋼板制作成20cm的矩形，使其作為沉降板底座。運用φ20鋼管中間焊接絲桿進行連接，使其作為沉降桿進行使用。在底座中心直接對底節(jié)沉降桿進行焊接，沉降桿長度應控制在23～25cm范圍內(nèi)。與填土高度相結(jié)合進行逐節(jié)加高。采用內(nèi)徑為φ30的鍍鋅鋼管包裹沉降桿，并用管箍實施連接。確保沉降板能隨著地基進行自由沉降，便于對軟基處理后地基沉降量的觀測。在完成軟基處理以后，每10進行一次沉降觀測，將數(shù)據(jù)信息準確記錄，便于對軟基處理后的效果試試總結(jié)分析。以5個月的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，軟基處理后的前兩個月總沉降量為5cm，以后不再有沉降出現(xiàn)。

3、強夯機械設備控制，主要體現(xiàn)為夯錘的質(zhì)量、直徑、高度的控制，本合同段夯錘質(zhì)量采取20t。夯錘內(nèi)部采用70角鋼對拉十字焊接，同時在距底板鋼板20cm處，沿圓周斜拉70角鋼焊接，吊環(huán)采用鋼板制作，與底板鋼板貼邊焊接，增強夯錘整體連接性，夯錘直徑為2.3m，錘底靜壓力40kPa，夯錘落距15m。夯錘設置四個直徑200mm上下貫通的通氣孔，減小錘底與土體形成真空產(chǎn)生的強吸附力和下落時間的空氣阻力，充分保證夯擊能的有效性。

4 結(jié)束語

綜上所述，近年來公路運輸網(wǎng)絡不斷完善，在國民經(jīng)濟中占據(jù)著重要地位，要求不斷提高施工質(zhì)量，以滿足車輛通行需求。強夯法在軟土路基處理中應用相對較為廣泛，能夠有效提升其穩(wěn)定性及承載能力，且施工操作簡單，具有良好的實用性及經(jīng)濟效益。

參考文獻

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