市政路基強夯和擠密碎石樁處理施工工藝

王皆友

（中交一航局西南工程有限公司，廣西玉林537000）

1 工程概況

玉林路網二環南路及綜合管廊項目，道路部分為城市主干路，設計速度60 km/h，主路雙向八車道、輔道雙向四車道。施工現場的地質以人工填土層、第四系沖洪積層、坡積及殘積層居多，不具備直接于該處施工的條件。對此，項目采用強夯法和擠密碎石樁，通過2種方式的綜合應用切實提高路基的穩定性。

2 強夯法和擠密碎石樁的應用概述

強夯法指的是通過設備的外力作用沖擊和振動地基土，降低其壓縮性，改善地基的受力條件。強夯法的適用范圍較廣，在各類型土層中均具有可行性，且施工所需的機具較為簡單，高效便捷[1]。

擠密碎石樁在路基處理中也取得廣泛的應用，用機械設備擠壓成孔，再向其中填入碎石，通過碎石與樁間土的共同作用構成完整且穩定的復合地基，可有效提高地基的承載力，避免沉降量過大和差異性沉降的情況[2]。擠密碎石樁的加固機理為：在樁體施工中，當其作用于下部堅硬層時，外加荷載在經過樁間土后轉移至樁體上，從而減少樁間土的承載量，使地基維持穩定；部分軟弱土層厚度較大，此時碎石樁未觸及底部硬質層，軟弱土層僅有部分厚度形成復合土層，該部分兼作墊層使用，地基內的應力可通過墊層向周邊擴散，提高地基土中應力分布的均勻性，避免大范圍沉降的情況。

3 強夯施工工藝

3.1 強夯方案概述

1）在現階段的強夯法施工中，普遍利用梅納經驗公式計算加固深度，公式為：式中，H為加固深度，m；M為夯錘重，kN；h為落距，m；α為梅納系數，取值區間為0.4～0.9，具體需考慮現場土質條件、夯擊能大小、夯錘尺寸（主要為夯錘底面積）等因素，經多方面分析后合理取值。

2）夯點布置和夯擊遍數。（1）點夯參數：夯擊能5 000 kN·m，4遍，前2遍夯擊5～9次，后2遍的夯擊次數視實際情況控制，直至收錘為止；夯點按3.5 m×3.5 m正方形布置；2遍夯間隔跳夯。（2）滿夯參數：夯擊能2 000 kN·m，1遍，夯擊次數為2次。最后2擊平均夯沉量≤10 cm時可收錘。

3.2 強夯施工的要點、流程及質量檢查方法

強夯前組織試夯，全面考慮施工現場的各類夯擊工程單元，各單元至少規劃1處試夯區，面積至少達到400 m2。以試夯施工結果為主要依據，驗證夯擊參數的可行性，若不滿足要求則及時調整，必要時可增加夯擊遍數。

在強夯施工前需全面清理現場，不可存在雜草、水塘淤泥等情況，在確保無雜物后再平整現場，保證無明顯的起伏現象。單擊能5 000 kN·m點夯4遍，前2遍夯擊5～9次，后兩邊持續夯擊至達到收錘標準為止；再按照單擊能2 000 kN·m的標準滿夯一遍，共夯擊2次。

結合前述分析，確定點夯施工流程：（1）現場準備，即清理雜物、平整；（2）測量，確定強夯點位，做好標記，同時測定施工現場的地面高程；（3）起重機就位，調整夯錘的姿態，使該裝置的中心對準夯點；（4）測量初始狀態下的夯錘頂標高，作為后續分析的參照基準；（5）吊起夯錘至指定高度后脫落，使其自由下落，再檢測錘頂標高，與初始標高對比分析，判斷夯擊效果（若存在坑底傾斜的情況需及時填平，否則夯錘易歪斜），按照相同的方法重復操作，完成一個夯點的夯擊作業；（6）更換夯點，并按“（3）～（6）”的流程夯擊；（7）推土機填平夯坑，測量場地標高；（8）在完成強夯作業后用低能量滿夯，保證表層松散土可維持穩定。

強夯施工期間加強質量檢查，具體工作要點有：（1）經強夯施工后，組織物探或載荷板試驗，確定地基的實際承載力；（2）在道路縱剖面處設置沉降觀測點，通常約每200 m布設1個測點，根據各測點的數據判斷道路是否存在不均勻沉降現象。若施工過程中存在異常狀況或檢查結果偏離設計要求，則及時與設計單位取得聯系，視實際情況探尋處理措施。

4 擠密碎石樁施工工藝

4.1 施工方法

以振動成樁機為主要施工設備，成孔期間樁孔位的土受外力作用而被擠壓，可提高地基土的密實性，成孔后向內部倒入碎石，再采取搗固措施，按照此方式多次操作，直至形成完整、穩定的碎石樁為止[2]。

4.2 施工工藝流程

測量放樣→場地平整、樁機就位→樁機調試校正→成孔→填料→加密→下一樁孔施工→進行下道工序。

4.3 準備工作

施工準備工作主要包括以下內容：

1）規劃施工場地，清理雜物并平整處理，夯實回填素土至地面；遇液化較嚴重的地基時設備易傾斜，此時可在該處鋪設適量的碎石，改善失穩的狀態，確保打樁機可穩定運行，施工作業落實到位后再將該部分碎石清理干凈。

2）測量放線，恢復中線，確定邊樁和中樁；設置排水系統以高效清理現場的積水；繪制碎石樁施工平面圖，確定樁位并編號，作為正式施工的控制基準。

3）材料方面，選擇的是粒徑為20～40 mm的級配碎石，保證其具有潔凈性，含泥量＜10%。

4.4 成樁試驗

先成樁試驗，確定一套切實可行的施工工藝參數，再將其應用于大面積的成樁施工中。成樁試驗的關鍵要點有：

1）有針對性地分析各類地質條件，確定不同地質環境中的碎石樁質量控制標準，如長度、直徑等；

2）充分考慮樁機的運行參數，包含振動頻率、反插深度、電機的工作電流等；

3）分析振動沉管的使用情況，尤為關鍵的是其阻力值，保證擠密的均勻性以及成樁后樁體結構的完整性；

4）經室內試驗后確定碎石灌入量，分析該值，驗證其可行性。

4.5 樁機就位

以前期準備工作中設置的樁位標記為準，移動樁機使其精準就位；調整導向架，使其與地面呈垂直的關系。

4.6 成孔

利用振動沉管成孔，施工期間加強對鋼管柱的姿態控制，使其維持垂直的狀態，若傾斜則容易影響成孔施工效果。振動過程中及時檢查，發現誤差后盡快校正，以免造成大范圍的不良影響。

在鋼管樁體上設置標記以便控制樁長。振動錘振動的過程中同步提拔，操作多次，直至鋼管樁內部的碎石具有密實性為止。在確保樁身質量無誤的前提下分批加入填料并振實。

4.7 成樁

成樁施工環節以樁錘為主要裝置，啟動其電機，在樁錘的振動作用下使樁管沿既定的樁位有序下降。以樁身和充盈系數（通常可取1.3～1.5，具體計算方法為“碎石填料體積/沉管體積”）為參考，合理制作進料斗，將碎石裝入樁管內。如樁管單次無法完全裝入所有碎石，可先裝入一部分，在樁管提升下料振動密實后將剩余部分裝入，若依然無法完全裝入，則重復操作多次。首次樁管提升量為80～100 cm，其間樁尖自動開啟，向下反插0.5 m，再反復沉管拔管，最終使所有的碎石料均進入孔內。在此基礎上降落樁管，予以持續15～20 s的振動擠壓處理。樁管的單次提升量取50 cm，若樁管無下沉的趨勢即可停止擠壓[3]。在完成單根樁的施工后轉至下一根樁，依次推進。

4.8 成樁質量檢測

通過重Ⅱ型動力觸探測試的方式檢測成型樁體的密實度。數量方面，每單元取單元總量的2%且至少達到3根。樁間土的檢驗采用標準貫入法，檢測點的數量取單元樁體總量的3%且至少達到4點。除此之外，在檢驗樁間土的質量時要求實際檢測位置位于等邊三角形的中心區域。

5 結語

路基是市政道路乃至各類型道路的基礎部分，該處的承載能力將對道路的整體施工質量帶來影響。對于路基穩定性不足的情況，可應用強夯法和擠密碎石樁的方法縮短施工時間，改善地基的受力狀態。本文對路基施工中強夯法和擠密碎石樁的施工方法展開分析，希望可給類似工程提供參考。