公路工程路基強(qiáng)夯施工技術(shù)研究

姬斌

摘 要：路基的壓實(shí)性直接決定著公路的質(zhì)量，強(qiáng)夯技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效控制路基的沉降現(xiàn)象，提升路基的堅(jiān)固程度，使路基更加穩(wěn)定，以此，應(yīng)重視這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。本文從實(shí)際出發(fā)，詳細(xì)分析了公路工程路基強(qiáng)夯施工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，包括概念、原理、優(yōu)勢(shì)、流程等，希望能夠延長(zhǎng)公路的使用壽命。

關(guān)鍵詞：公路;路基;填筑;強(qiáng)夯施工;施工控制

公路工程施工是社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)于一些水文和地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，路基施工存在著較大的困難。如果采取的施工技術(shù)不合理，土石混合料與含水量變化較大，會(huì)造成路基的塌陷和沉降等現(xiàn)象，不利于公路質(zhì)量的有效提升，難以達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)。使用強(qiáng)夯法進(jìn)行土石混填路基的填筑，能夠有效壓實(shí)路基，減少土石材料的孔隙，防止出現(xiàn)一些難以控制的問(wèn)題，有效提升路基的施工質(zhì)量。

1 強(qiáng)夯加固機(jī)理

顆粒、氣體、水分等包含在土中，包含固體組成，在強(qiáng)夯路基之后，能夠?qū)⒙坊馏w中的液體和氣體逐漸排出，土粒之間的孔隙明顯變小，從而路基的密實(shí)度明顯增加。強(qiáng)夯技術(shù)又被稱(chēng)為動(dòng)力固結(jié)技術(shù)，在施工過(guò)程中，選擇重量合適的夯錘，提升到事先設(shè)定好的高度，然后使其自由下落，產(chǎn)生較大的重力和沖擊力，對(duì)路基土體進(jìn)行夯擊，使土體間的顆粒能夠重新排列組合，聚攏在一起，提高整體的密實(shí)性，實(shí)現(xiàn)理想的加固效果。實(shí)踐證明，強(qiáng)夯技術(shù)具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)便、成本低廉、效果較好，在實(shí)際工程中應(yīng)用的較為廣泛。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)證明，通過(guò)強(qiáng)夯技術(shù)，施工工期能夠有效縮短，路基的堅(jiān)固性得到明顯增強(qiáng)，有效提升了路基的整體質(zhì)量，滿(mǎn)足施工的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)路、幸福路、高效路的目標(biāo)。

在公路工程路基強(qiáng)夯施工中，通常分三步進(jìn)行。第一、壓縮路基土體，在強(qiáng)夯沖擊壓力作用下，使三相體土類(lèi)孔隙減小，路基土體中的氣體和水分會(huì)快速排出，路基的緊實(shí)度提升。第二、處理土體，借助強(qiáng)夯沖擊，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，土體中的空氣完全被排除，隨著含氣量的減少，土體中孔隙水的壓力會(huì)逐步增加，土質(zhì)會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。等待相應(yīng)時(shí)長(zhǎng)之后，孔隙水壓力逐步消散，在強(qiáng)夯力作用下，夯擊路基表面，土中水分隨著產(chǎn)生的裂縫逐步排出。第三、觸變恢復(fù)處理。此步驟中，路基的抗剪強(qiáng)度降低，接近于零，土體中的水分會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，由結(jié)合水變成孔隙水，逐步提高公路路基的抗剪強(qiáng)度。

2 公路路基施工中強(qiáng)夯技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

2.1 有效加固土體

強(qiáng)夯技術(shù)能夠有效黏合路基中的石塊、碎石、黏性土以及素填土等，在下落的過(guò)程中，夯錘的重力勢(shì)能會(huì)壓實(shí)聚集的土體，提升整體的荷載強(qiáng)度。與傳統(tǒng)填充大理石塊的方式相比，這種施工工藝能夠與施工環(huán)境有效融合，起到良好的加固效果。

2.2 有效控制整體工程成本

強(qiáng)夯技術(shù)的操作步驟較為簡(jiǎn)單，最主要的控制因素為夯錘的質(zhì)量與提升高度，不需要像傳統(tǒng)方式那樣鋪設(shè)大理石塊，因此不需要大量的車(chē)輛運(yùn)輸費(fèi)、材料保管費(fèi)、施工費(fèi)、人工管理費(fèi)等，從而大大節(jié)約成本，使工程的總體成本得到有效控制，擴(kuò)大利潤(rùn)空間，實(shí)現(xiàn)良好的公路經(jīng)濟(jì)效益。

3 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)27.98km，總體設(shè)計(jì)為雙向六車(chē)道。23.5m為強(qiáng)夯施工段的路基寬度，15.6m為最大填方高度，平均填方為4.5m，有效加固深度為4m，選擇黃土料作為夯實(shí)材料進(jìn)行填筑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，決定使用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行施工，按照工程施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基的整體承載力達(dá)到120kPa。

4 強(qiáng)夯施工參數(shù)

4.1 夯擊有效加固深度

夯擊有效加固深度是反映施工效果的重要參數(shù)，影響著夯擊能量，決定著路基的壓實(shí)性，能夠避免路基受到不必要的壓縮。土體性質(zhì)和施工參數(shù)是有效加固深度的主要影響因素，通常情況下，粒徑越小的土體，密度越低，飽和度也隨之升高，較高的地下水位對(duì)深度的影響較小。夯錘靜壓力越大，土體夯擊的飽和度越差，需要夯擊的次數(shù)越多，需要較大的影響深度，本案例路基設(shè)計(jì)的加固深度為5.5m。

4.2 夯擊點(diǎn)布設(shè)

布設(shè)夯擊點(diǎn)的時(shí)候，應(yīng)選擇最佳形狀，通常有三種，正方形、等邊三角形與等腰三角形。如果夯擊點(diǎn)相互之間距離較小，呈現(xiàn)密集狀態(tài)，土體顆粒間的擠密空間會(huì)相應(yīng)減小，孔隙間的水壓消散的時(shí)候，只能通過(guò)較窄的通道，影響了加密加固的效果，如果夯擊點(diǎn)的間隔距離過(guò)大，加固效果也不明顯。本案例中，選擇重量為12t、直徑為2.5m的夯錘，按邊長(zhǎng)3m的等邊三角形布置夯擊點(diǎn)，相鄰間隔為0.9m。

4.3 夯擊遍數(shù)與間隔

應(yīng)把握土石混合填料的性質(zhì)，重視夯擊加固深度，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。先進(jìn)行2遍點(diǎn)夯，1遍滿(mǎn)夯，間隔時(shí)間為1天，如果夯錘較重、坑洞較深、拔錘困難等，為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)理想的加固效果，應(yīng)多夯擊幾遍。以土體性質(zhì)和孔隙水壓力為參照依據(jù)，確定外部作用力的消散時(shí)間，土體出現(xiàn)固結(jié)現(xiàn)象后，可以進(jìn)行下一步的夯擊施工。

4.4 夯擊次數(shù)

為保證土體夯擊能量的飽和，標(biāo)準(zhǔn)是在夯擊次數(shù)增加的過(guò)程中，土體的豎向變形量不再增加，應(yīng)確定最佳的單點(diǎn)夯擊次數(shù)。本案例確定試驗(yàn)路段中單點(diǎn)夯擊次數(shù)為10次，為了提高土體的均勻性，對(duì)于表層土松動(dòng)、出現(xiàn)環(huán)形豎向裂紋或塌陷的夯坑，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)操作。具體做法是采用1000kN·m的夯擊能，按照一點(diǎn)一擊的方式，夯擊1遍即可。

5 強(qiáng)夯施工在公路路基施工當(dāng)中的應(yīng)用

5.1 施工準(zhǔn)備

強(qiáng)夯施工開(kāi)始之前，應(yīng)進(jìn)行全面的現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，對(duì)施工場(chǎng)地的氣候、土壤、水文等因素進(jìn)行詳細(xì)分析，尤其應(yīng)全面把握地質(zhì)情況，對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)的夯錘規(guī)模進(jìn)行確定，保證能夠滿(mǎn)足施工要求，為后期施工提供便利。同時(shí)，應(yīng)全面清理施工現(xiàn)場(chǎng)的腐蝕土、植被、垃圾等，保證現(xiàn)場(chǎng)不出現(xiàn)垃圾，避免影響到夯擊效果，總之，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能影響到施工效果的各項(xiàng)干擾因素進(jìn)行徹底清除。通常來(lái)講，30cm為表層土的清理深度，應(yīng)對(duì)夯擊點(diǎn)進(jìn)行有效布置，一般為梅花形或者是正方形，以網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列，根據(jù)加固土層的厚度、土質(zhì)以及地基的布置情況等劃分。如果土質(zhì)較軟，加固深度大，需要較強(qiáng)的擊打能力，應(yīng)設(shè)置較大的間距，相反，應(yīng)適當(dāng)縮小間距，根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。

5.2 平整土地與試夯作業(yè)

做好施工準(zhǔn)備后，需要平整施工現(xiàn)場(chǎng)的土體，可以使用相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，直到不出現(xiàn)明顯的凹陷或者凸起現(xiàn)象，才能初步證明達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)，在這種情況下，在夯錘下落時(shí)，不會(huì)影響夯擊的效果，避免出現(xiàn)不平整的現(xiàn)象。另外，應(yīng)做好測(cè)量放線工作，標(biāo)出軸線、標(biāo)線以及夯擊點(diǎn)位置等，水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)定，數(shù)量一般為4個(gè)左右。

試夯施工應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)區(qū)，一般為正方形，邊長(zhǎng)大約為20cm，開(kāi)始進(jìn)行試夯操作。根據(jù)實(shí)際情況，確定夯擊距離和夯擊距離，保證每次夯擊的準(zhǔn)確性，以最佳的夯擊錘數(shù)給予最合適的夯擊力度，確保強(qiáng)夯加工深度的合理有效。分析強(qiáng)夯施工的標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下，加固之后，應(yīng)進(jìn)行人工填土操作，使地基的承載力在0.15MPa以上。如果施工區(qū)域較大，試夯點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)嚴(yán)格劃分間隔的距離，減少因區(qū)域不同帶來(lái)的負(fù)面影響，由于地區(qū)存在差異，應(yīng)確定不同的夯擊力度，實(shí)現(xiàn)試夯施工的理想化效果，使每一寸路基的質(zhì)量得到有效保障。

5.3 鋪設(shè)碎石

對(duì)于路基的施工，在強(qiáng)夯過(guò)程中，如果地表結(jié)構(gòu)密度較大，或者水位超過(guò)了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行碎石的鋪設(shè)工作。通常來(lái)講，選擇的碎石由不同的粗細(xì)集料組成，密度為5.0×103kg/m3，碎石孔徑小于5mm篩下的篩余料為選擇的石屑標(biāo)準(zhǔn)，一般范圍在0～10mm之間。只有嚴(yán)格碎石選用的標(biāo)準(zhǔn)，才能保證夯擊之后承載力達(dá)標(biāo)，避免出現(xiàn)土壤開(kāi)裂或下陷等問(wèn)題。

5.4 強(qiáng)夯施工

通常采用分段方式進(jìn)行強(qiáng)夯施工，順序?yàn)閺膬蛇叺街虚g，沿著邊緣地帶開(kāi)始，逐步推向中央?yún)^(qū)域，減少側(cè)向作用力的影響，避免附近地區(qū)受到較大的壓力。必須將夯錘保持在最平穩(wěn)狀態(tài)，準(zhǔn)確定位夯擊點(diǎn)，如果出現(xiàn)坑洞過(guò)大的現(xiàn)象，需要使用砂土填平，避免出現(xiàn)傾斜度過(guò)大或者錯(cuò)位等難以控制的問(wèn)題。夯擊的時(shí)候，先間夯2～3遍，最后降低能量，滿(mǎn)夯一遍，總共為5遍左右，視情況而定，應(yīng)保證每個(gè)夯擊點(diǎn)得到5次以上的夯擊次數(shù)，為增強(qiáng)夯擊的效果，需要及時(shí)做好施工記錄，為施工的順利進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支持。

5.5 質(zhì)量檢測(cè)

完成試夯作業(yè)后，應(yīng)結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)確設(shè)置錘重、夯擊次數(shù)、夯擊點(diǎn)位置、落距等要素，安排專(zhuān)業(yè)人員翻查夯擊記錄，檢查實(shí)際的夯擊效果。同時(shí)，應(yīng)采取抽查方式，以總體夯擊點(diǎn)為基準(zhǔn)，確定抽查的夯擊點(diǎn)數(shù)量，一般為5%，使用質(zhì)量合格的經(jīng)緯儀、楔形塞尺、水準(zhǔn)儀或者采取拉線方法，對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：夯擊點(diǎn)中心位移允許偏差范圍在150mm以?xún)?nèi)，夯錘落距在300mm左右，夯錘傾斜角小于30°，頂面標(biāo)高的允許偏差為20mm左右，最后兩擊平均夯沉量小于5cm，地面平整度允許偏差范圍為30mm，如果數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)，說(shuō)明強(qiáng)夯施工驗(yàn)收合格。

6 結(jié)語(yǔ)

公路路基強(qiáng)夯技術(shù)具有比較明顯的優(yōu)點(diǎn)，在路基填筑的過(guò)程中，需要明確施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)施工各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制，降低路基的沉降量，保證路基的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。同時(shí)，必須詳細(xì)分析這項(xiàng)技術(shù)的原理，將理論知識(shí)與實(shí)際相互結(jié)合，提高混合料的嵌鎖效果，使路基的堅(jiān)固性和穩(wěn)定性得到有效提升，保障公路經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步和發(fā)展。

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