高速公路工程項目軟土地基采用強夯法的思路探討

鄭慧琴

（四川沿江攀寧高速公路有限公司，四川 西昌 615000）

1 引言

強夯法是地基處理中比較常用的技術，最初僅應用在砂土和碎石地基加固處理中，經過多年發展完善，再加上先進技術的應用，強夯法越來越科學化、現代化，應用得當既能改善軟土地基的承載力，又有助于改善排水條件。將其應用在高速公路工程項目軟土地基中，具有加固效果好、設備簡單、施工方便、節約材料等優勢?；诖?，高速公路工程項目軟土地基采用強夯法的思路就顯得尤為必要。

2 工程概述

南（充）大（竹）梁（平）高速公路是一條連接東西、溝通南北的重要交通干線，是我國高速公路大通道——滬蓉高速公路的組成部分。本合同段起于蓬安縣河舒鎮二村與TJ-C合同段終點相接，終點止于渠縣板橋鎮的祠堂灣，終點樁號為K48+665。線路經蓬安縣河舒鎮、相如鎮、營山縣淥井鎮與TJ-E合同段起點相接。計算行車速度80km/h，平曲線最小半徑1 500m，最大縱坡3.281%，凸形豎曲線最小半徑12 000m，凹形豎曲線最小半徑9 400m，整體式路基寬度24.5m，分離式路基寬度12.25m。

3 強夯法的技術特點

強夯法是一種典型的地基加固處理技術，與其他軟土地基加固技術相比具有顯著的技術特點，主要體現在以下幾方面：

（1）適用性比較好，可應用在砂性土、粉土、一般性粘土、人工填土等軟土地基處理中。

（2）應用范圍比較廣，在工業廠房、民用建筑、高速公路、鐵路工程、橋梁工程、港口碼頭等工程基礎加固處理中，都可以得到良好應用。

（3）加固效果顯著。通過強夯法處理后的地基，可大幅提升承載力和壓縮模量，土層的干重度會明顯增加，壓縮系數明顯降低，加固場地均勻性較高，可防止發生振動液化。

（4）加固深度大。采用強夯法加固地基，加固深度在6～8m之間，基本上能滿足多數工程對地基強度的需求。

（5）施工機械設備簡單。強夯法在應用過程中，主要用到的機具為履帶式起重機，如果夯錘起吊高度較大，可采用龍門式起落架施工。

4 強夯法在高速公路工程項目軟土地基中應用的可行性分析

4.1 飽和土的壓縮性

高速公路工程項目軟土地基加固處理中，無論土質條件如何復雜，經過強夯法處理后，地基都會發生明顯沉降，粒性土質沉降現象最明顯。滲透性是軟土地基的主要特點，也是地基沉降評估的主要指標，在進行強夯法處理軟土地基可行性分析中，需全面分析和綜合考慮軟土地基中孔隙水的排水能力。通常情況下，飽和細粒土的滲透性較低，孔隙水和細粒土結合度高，難以順利排出。即便是受到外界荷載的作用，沉降量也必減小。而且在軟土中時刻存在有機物分解反應，導致土壤中存在一定量的氣泡，本工程土質條件為第四紀土，含氣量在1%～4%之間，如果采用強夯法，氣體的體積會快速降低，每次體積最大可降低40%，這也是強夯法能夠加固軟土地基的主要機理之一。

4.2 產生液化

在高速公路工程項目軟土地基處理中采用強夯法，土體的受壓性會持續增加，土壤中氣體的體積會被不斷壓縮，從數據的角度看，土體的沉降度與夯擊力度呈現正相關。如果氣體體積下降到無限接近零，就基本不會發生沉降，但是孔隙水難以得到有效處理，在強夯狀態下，孔隙水會受到較大的瞬時荷載，軟土地基中水壓和液化壓的比例達到一定程度，液化壓就會轉變為覆蓋壓力，當水壓和液化壓相同時，土體就會處于液化和正常狀態的臨界狀態，此時能夠承受的強夯值，就是飽和能量值。

4.3 滲透性變化

強夯過程中，重錘下落產生很大的瞬時壓力，會在土體中形成較大的沖擊波，在沖擊波作用下，軟土地基中的孔隙水會被快速壓出，土體承受夯錘的正面壓力要遠大于側面壓力，這樣就會在側面形成排水通道，將孔隙水排出。高速公路工程項目軟土地基中應用強夯法時，需要有規律地布置網格化強夯點，集中夯擊力，以便在土體上垂直施力，形成規則的排水通道，從而提升軟土地基強度。

5 高速公路工程項目軟土地基采用強夯法的具體應用

5.1 加強施工準備工作

強夯法在高速公路工程項目軟土地基加固中應用時，需切實做好施工前的準備工作。

（1）施工參數的選擇。在選擇施工參數時，需綜合考慮高速公路工程項目軟土地基的特點，合理選擇各項施工參數，以保證達到良好的加固效果。就案例工程而言，需通過放線測量法確定每個夯擊點，并用白灰標記，保證每個夯點在夯擊最后兩次沉降量的差值在5cm以內，而且夯點周圍土體夯擊后最大隆起高度不應超過10cm。

（2）機械設備的選擇。在高速公路工程項目軟土地基加固施工中，為保證加固效果，需結合工程特性和現場施工條件合理選擇夯實機械設備，包括起重設備、夯錘、錨系設備等。在選擇起重設備時，需考慮夯錘高度、重量，本工程選擇了起重高度達15～20m的起重設備，夯錘也要根據工程要求合理選擇。

5.2 加強現場清理工作

在強夯法施工前，還要全面清理施工現場，將施工現場地表土、種植土、草根、樹枝樹葉、塑料、施工垃圾等全部清理干凈。然后進行機芯土工試驗，確定土體的最佳含水量和最大干密度，安排技術人員勘察施工現場和周圍的構筑物、地下管線分布情況、水文地質條件等，按照現場條件進行有針對性的保護。

為提升強夯效果，場地需用推土機進行整平處理，預壓施工次數不少于兩次。合理布置施工現場的臨時車道，拓展道路的寬度、高度、強度，保證強夯機械設備能夠順利進場，提升施工效率。此外，在高速公路工程項目軟土地基現場，還要合理設置排水設施，以免積水過多，影響施工質量。

5.3 試夯

高速工程項目軟土地基比較復雜，為保證加固效果，在正式強夯前需進行試夯操作，以便確定強夯參數和相關標準。案例工程軟土路基范圍比較大，試夯區域不應小于500m2，試夯時，夯擊點可按照梅花形式布置，夯擊能量也要控制在2 000kN·m以上，采用15t夯錘試夯，試夯高度為14.7m。按照夯擊施工技術參數，進一步確定夯擊次數與夯沉量之間的關系，從而確定土體部分的橫向位置和豎向位置，嚴格控制夯擊點分布位置，可按照高速公路工程項目軟土地基現場情況，在夯擊控制點上合理設置固定樁號，以便更好地確定夯點位置。夯擊完成后，組織現場施工技術人員檢測夯擊效果，以保證夯擊效果能夠滿足工程要求。

5.4 強夯法應用要點

（1）在高速公路工程項目軟土地基的強夯施工中，需準確確定每個夯擊點的具體位置，嚴格控制各夯擊點之間的距離，綜合考慮項目設計方案進行科學合理的強夯施工。尤其在控制布置方面，要根據實際情況確定相應的固定樁號和位置，并詳細記錄各項施工技術參數。

（2）在路基虛鋪厚度鋪設施工中，要嚴格控制路床與路頂之間的距離，本工程路床頂部需要設置在2m以下，虛設厚度要控制在1.5m以內。在具體施工中需要注意的是，如果路床頂部在0.5～2.0m之間，則虛鋪厚度必須控制在1.0m以內。

（3）在本工程路基施工中采用了泥巖填筑路基，為提升材料獲取的便捷性，可采用爆破方式，按照高速公路設計方案要求，嚴格控制填料粒徑，壓實厚度控制在50%以內。

（4）高速公路工程項目軟土地基強夯施工中盡量選擇分段夯實技術，從兩側向中間逐步夯實，但整個夯實過程中必須保證起重設備能夠直線運動。每完成一次夯擊，需用推土機將施工現場整平。再次進行測量放線并檢測夯擊效果，滿足要求后繼續進行下一區域夯擊。夯擊時，要先加固深層土體，再對中層土進行加固，保證每層加固質量都達到設計標準。強夯法施工布置要點如表1。

表1 強夯法施工布置要點

6 結語

綜上所述，軟土地基具有很高的含水量、強度不足，難以滿足高速公路工程施工要求，需要進行有針對性的處理。其中，強夯法具有操作簡單、施工效率高、軟土地基處理效果有保障等優勢，可排出軟土地基中的水分，提升密實度，增加強度，為高速公路工程施工建設提供良好的環境，保證高速公路施工質量和使用壽命，從而獲得更大的經濟效益和社會效益，促使我國社會經濟穩健發展。