高速公路地基處理強(qiáng)夯施工技術(shù)

摘 要：本文敘述青島至蘭州高速公路陜西境LJ21標(biāo)段路基工程為消除路基上部黃土土層的濕陷性，減少工后沉降，通過(guò)強(qiáng)夯對(duì)路基基底進(jìn)行處理，分析和總結(jié)了強(qiáng)夯施工的技術(shù)參數(shù)和工藝流程。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯；技術(shù)參數(shù)；工藝流程

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0196-02

1 工程概況

青島至蘭州高速公路陜西境壺口至雷家角高速公路第LJ21合同段，起訖樁號(hào)為K140+050.000～K147+300.000，全長(zhǎng)7.25km。路線范圍內(nèi)位于葫蘆河高階地上且路基填土高度大于4m路段，地層為黃土狀土，屬中等濕陷性黃土，為消除上部土層的濕陷性，減少工后沉降，采用強(qiáng)夯對(duì)路基基底進(jìn)行處理。

2 施工方案

2.1 施工前的施工測(cè)量及準(zhǔn)備工作

2.1.1 施工測(cè)量

強(qiáng)夯施工前，根據(jù)有關(guān)資料進(jìn)行原地面復(fù)測(cè)、選定的強(qiáng)夯試驗(yàn)路區(qū)域放樣等工作，將測(cè)量結(jié)果提交監(jiān)理工程師審查，作為施工依據(jù)。

2.1.2 場(chǎng)地清理

強(qiáng)夯前，按《公路施工技術(shù)規(guī)范》要求將路堤坡腳范圍內(nèi)的植物、垃圾、原地面以下監(jiān)理工程師指示的深度范圍內(nèi)的表土和草皮清理，移送到適宜的地方，在公路用地范圍內(nèi)的所有樹(shù)木、樹(shù)墩、樹(shù)根、灌木、圍墻清除運(yùn)走。

2.1.3 施工人員

現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人1名，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)1名，質(zhì)檢工程師1名，測(cè)量工2名，機(jī)長(zhǎng)1名，機(jī)架工1名，普工2名。

2.2 施工方法和技術(shù)要求

2.2.1 施工方法

施工機(jī)械配備：采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)（起吊20t以上）在臂桿端部設(shè)置輔助門架，防止落錘時(shí)機(jī)架傾覆。夯錘重量14t，在夯錘中對(duì)稱設(shè)置？準(zhǔn)30cm（四個(gè)）上下貫通的氣孔，以利夯錘起吊及夯擊時(shí)夯錘下氣體排出，提高夯錘穩(wěn)定性及夯擊質(zhì)量。脫鉤器使用14t級(jí)自動(dòng)脫鉤器，其結(jié)構(gòu)組成為吊環(huán)、耳板、鎖環(huán)軸棍、鎖環(huán)拉繩。推土機(jī)平整場(chǎng)地。

強(qiáng)夯時(shí)將夯錘提升一定距離后自由脫鉤裝置使夯錘自由落下，給土體以沖擊和振動(dòng)，提高地基強(qiáng)度，降低其壓縮性，改變其自重濕陷性。施工過(guò)程中，按照設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范要求，測(cè)量地面高程，劃白灰線布置夯位，吊機(jī)、夯錘就位、檢測(cè)、設(shè)定夯落距。

2.2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求

（1）處理目的：消除原地表以下2m范圍內(nèi)的濕陷性；

（2）土的含水量宜低于塑限含水量1～3%。在擬夯實(shí)的土層內(nèi)，當(dāng)土的含水量低于要求的塑限含水量時(shí)，宜加水至塑限含水量；當(dāng)土的含水量大于塑限含水量3%時(shí)，宜采取措施適當(dāng)降低其含水量；

（3）夯擊面需提前整平，施工中按夯點(diǎn)圖準(zhǔn)確布點(diǎn)，以保證夯實(shí)效果；

（4）夯擊能及擊數(shù)：要求單擊夯擊能為1000kN·m，最佳夯擊次數(shù)根據(jù)試驗(yàn)確定（一般不小于6擊），單位夯擊能不小于1200kN·m/m2，最后兩擊夯沉量之和小于15cm，最后兩擊夯沉值之差小于5cm，最后一擊夯沉量小于前一擊夯沉量。

2.3 夯錘提升高度與夯擊次數(shù)計(jì)算

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)

單擊夯擊能：1000kN·m；

單位夯擊能不小于1200kN·m/m2。

（2）達(dá)到單擊夯擊能夯錘需提升高度按以下公式計(jì)算：

J=M·g·h（1）

J——單擊夯擊能（N·m）；

M——夯錘重量（kg）；

g——重力加速度（N/kg）；

h——單擊夯錘提升高度（m）。

則本合同段強(qiáng)夯要達(dá)到設(shè)計(jì)單擊夯擊能夯錘需提升的高度為：h=1000×103N·m÷（14×103×10N/kg）=7.14m

（3）夯點(diǎn)間距與單點(diǎn)夯擊次數(shù)按以下公式計(jì)算：

W=J·2n/l2（2）

W——單位夯擊能（kN·m/m2）；

J——單擊夯擊能（kN·m）；

n——單點(diǎn)每遍夯擊次數(shù)（完成兩遍夯擊每個(gè)夯點(diǎn)布置方格內(nèi)有效平均夯擊次數(shù)為2n）；

l——夯點(diǎn)間距。

依據(jù)公式計(jì)算夯點(diǎn)間距5m夯擊次數(shù)15次時(shí)的實(shí)際單位夯擊能為1200kN·m/m2，正好滿足設(shè)計(jì)要求的單位夯擊能不小于1200kN·m/m2。

因此，我部選定夯點(diǎn)間距為5m、夯錘提升高度為7.14m、單點(diǎn)每遍夯擊次數(shù)15次，單位夯擊能1200kN·m/m2用于本合同段強(qiáng)夯施工。

2.4 強(qiáng)夯施工工藝流程

在整平后的場(chǎng)地上標(biāo)出夯擊點(diǎn)的位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程。起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)位置，測(cè)量夯前錘頂高程。

將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，放下釣鉤，測(cè)量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘斜落情況，及時(shí)將夯底整平。重復(fù)上述步驟，按設(shè)計(jì)規(guī)定和夯擊次數(shù)完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯實(shí)。換夯點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直到完成全部夯點(diǎn)的夯擊。用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程。然后用壓路機(jī)壓實(shí)要求的壓實(shí)度，便可進(jìn)行路基填筑施工。

強(qiáng)夯施工的工藝流程：

施工準(zhǔn)備→清理掘除→試驗(yàn)制定強(qiáng)夯參數(shù)→夯點(diǎn)測(cè)量布設(shè)→強(qiáng)夯機(jī)械就位→逐點(diǎn)夯擊→平整夯坑→質(zhì)量檢測(cè)。

2.5 記錄和質(zhì)量控制

（1）每個(gè)夯點(diǎn)開(kāi)夯前檢查夯落距，以保持單擊夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)夯擊點(diǎn)編號(hào)并放樣復(fù)測(cè)。逐點(diǎn)記錄每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊夯沉量。分區(qū)段按夯坑編號(hào)，詳細(xì)填寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯記錄。

（2）完成后檢查施工記錄，是否符合前1、2遍最后兩擊夯沉量之和小于15cm，最后兩擊夯沉值之差小于5cm，最后一擊夯沉量小于前一擊夯沉量，且總夯沉量達(dá)到設(shè)計(jì)夯沉量50cm的設(shè)計(jì)要求。

2.6 工程施工質(zhì)量保證措施

根據(jù)施工設(shè)計(jì)對(duì)強(qiáng)夯施工區(qū)段，提前做好實(shí)地勘察，收集天氣水文資料，提前做好防水、防洪措施，采取開(kāi)挖溝渠或設(shè)擋水土埝攔截、排除地表水等方法，并防止地表水下滲。施工中認(rèn)真做到了以下幾點(diǎn)：

（1）強(qiáng)夯區(qū)距建筑物超過(guò)了100m，防止對(duì)鄰近建筑物產(chǎn)生破壞。

（2）做好了臨好排水設(shè)施，雨天路基設(shè)置橫坡度，以利于排水，且當(dāng)天強(qiáng)夯的區(qū)段及時(shí)整平并封面碾壓。

（3）施工日志、施工記錄和所有施工資料準(zhǔn)確真實(shí)。

3 施工數(shù)據(jù)整理及總結(jié)

3.1 數(shù)據(jù)整理

（1）夯擊次數(shù)與單點(diǎn)平均夯沉量統(tǒng)計(jì)表（見(jiàn)表1）。

（2）夯擊次數(shù)與單點(diǎn)平均夯沉量關(guān)系圖（見(jiàn)圖1）。

夯擊最后兩擊夯沉量之和為：（91-89）+（92-91）=2+1=3cm

夯擊最后兩擊夯沉量之差為：（91-89）-（92-91）=2-1=1cm

（3）原地表與夯擊后實(shí)測(cè)高程對(duì)照表（見(jiàn)表2）。

3.2 成果總結(jié)

（1）施工時(shí)控制好原地表土的含水量，土的含水量宜低于塑限含水量1～3%。在擬夯實(shí)的土層內(nèi)，當(dāng)土的含水量低于要求的塑限含水量時(shí)，宜加水至塑限含水量；當(dāng)土的含水量大于塑限含水量3%時(shí)，宜采取措施適當(dāng)降低其含水量，以保證達(dá)到強(qiáng)夯最佳效果。

（2）夯擊能及擊數(shù)：按照設(shè)計(jì)要求的單擊夯擊能為1000kN·m，最佳夯擊次數(shù)為15擊，最佳夯點(diǎn)間距5m，單位夯擊能為1200kN·m/m2，最后兩擊夯沉量之和小于15cm，最后兩擊夯沉值之差小于5cm，最后一擊夯沉量小于前一擊夯沉量。

（3）強(qiáng)夯施工完成總夯沉量按54cm控制，超出設(shè)計(jì)50cm的夯沉量4cm。

（4）強(qiáng)夯施工結(jié)束后及時(shí)整平施工場(chǎng)地，用壓路機(jī)碾壓封面，并及時(shí)認(rèn)真整理施工數(shù)據(jù)及施工資料。

4 結(jié)束語(yǔ)

強(qiáng)夯法處理軟基，特別是濕陷性黃土軟基，可以迅速提高地基的承載力及壓縮模量，形成比較均勻、密實(shí)的地基，在地基一定深度內(nèi)改變了地基土的孔隙分布。強(qiáng)夯法施工已經(jīng)廣泛運(yùn)用到高速公路、鐵路，機(jī)場(chǎng)、核電站、港口填海等基礎(chǔ)加固工程，工期短、效果好、造價(jià)低。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）.

收稿日期：2018-6-25

作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)虒W(xué)淵（1983-），男，漢族，甘肅定西人，工程師，本科，主要從事鐵路、公路、市政項(xiàng)目中的路基、橋涵、隧道、軌道、交安、綠化等專業(yè)工程的施工技術(shù)工作。