基于強夯法的濕陷性黃土路基施工工藝分析

張嫄

[甘肅威遠路業(集團)有限公司，甘肅 定西 743000]

0 引言

強夯法是建筑工程領域中一種加固地基的施工技術，使用此方法進行地基工程的加固處理時，施工方會使用75～260kN 的重錘，將其提升到一定的高度后，讓重錘自然下落，此時重錘會對土體產生較大的沖擊作用力。在外部作用力下，土層瞬間發生形變，土體被壓縮出現瞬間變形，迫使土層中的孔隙被擠壓，部分呈現濕陷性的土層還將出現瞬時液化的現象。與此同時，部分夯擊位置將產生裂縫，裂縫成為土層的排水與排氣通道，此時土層中的水體沿著通道溢出，土層顆粒的空間順序被重新排列。通過此種方式，起到對土體加密、加固的處理效果。

本文研究的濕陷性黃土在夯實施工中具有影響因素多、干擾條件復雜等特點，要實現此類地基工程的加固施工，需要提前制定規范的施工方案，設計強夯法的科學應用方式。以此種方式，強化工程施工效果，為類似的土石方工程項目提供數據支撐。

1 工程概況

該工程項目為某地區在建項目，位于Ⅲ級階地層，土層屬于第四系黃土，通過對地層的采樣與分析，可以將土層劃分為三種類別。第一層土層屬于Ⅱ～Ⅲ級濕陷性土層，為非自重類型的黃土，厚度在14～16m 范圍內。第二層土層為非濕陷性黃土層，土層的厚度在11～13m 范圍內。第三層土層屬于飽和類型的黃土，土層厚度在13～15m 范圍內。

此次強夯施工主要針對第一層土層。為提供更加真實的數據支撐施工方案，施工前，由現場技術人員采用現場勘查的方式，對不同結構層的土體進行取樣，通過對土體的測試，掌握各個土層內各項物理力學指標[1]。相關內容如表1所示。

表1 施工區土層物理力學指標

分析表1所示的土層測試數據可以看出，此路基的濕陷性較強，在此種結構下直接進行工程施工，會導致上層建筑出現不規則沉降，嚴重情況下，甚至會出現地質結構裂縫等災害。

2 濕陷性黃土路基強夯施工工藝

2.1 濕陷性黃土表層土清理與排水設計

為保證濕陷性黃土路基強夯施工的順利實施，應在施工前，根據工程設計要求，進行施工場地表層土的清理工作[2]。

結合施工場地實際情況，對表層土中的腐殖性土層與草皮進行清除處理，確保清除處理的深度在30cm 以上。對于埋置較深的草皮或土壤，可以加深土層的處理深度[3]。去除施工場地內局部位置的淤泥，進行土層的翻漿，對于場地中存在積水的位置，應在排出土壤內的積水后，對土壤進行晾干處理。

在此基礎上，為確保對土層內積水完全排出，應結合現場條件，設置排水溝，排水溝布置見圖1。

圖1 強夯施工現場排水溝

排水溝屬于臨時設施，增設排水溝不僅可以將土層中積水排出，還可以將到施工過程中的雨水排出。完成上述處理后，對強夯施工場地進行整平處理，即完成施工前的相關準備工作。

2.2 設計工程施工主要技術參數

完成上述設計后，設計工程項目施工現場主要技術參數，為滿足工程強夯法施工需求，按照表2進行強夯設備的選型。

表2 施工現場強夯設備的選型

為確保夯擊施工可以達到預期的加固夯實效果，需要根據施工場地實際情況，確定夯實加固施工的深度。在夯擊參數相同的條件下，即便土層類型相同，也會由于沉積時間差異或物理性能差異，出現不同的夯實效果[4]。因此，應在施工中，從夯擊能量、加固深度兩個方面，進行工程施工技術參數的設計。

合理設計夯錘夯擊能量，不僅可以提高路基加固施工的效率，還可以提高施工水平。如果設計的夯擊能量過大，會出現能量浪費的問題，反之，如果設計的夯擊能量過小，會出現路基加固施工無法達到預期效果的問題。因此，在綜合分析后，選用200kN 夯錘，設計第一遍的夯擊落距為13.5m，夯擊能量為2.5×103kN·m，第二遍的夯擊落距為7.8m，夯擊能量為1.5×103kN·m。

完成上述設計后，確定強夯施工中的加固深度，根據現場數據與土層勘查數據，可按照下述計算公式，對夯擊加固施工深度進行計算。

式（1）中：H表示強夯施工中的加固深度；K表示夯錘重量，此次K的取值為200kN；M表示單擊能量，計算單位為kN；h表示強夯點落距，計算單位為m；n表示重錘下落次數。

按照計算公式（1），得到強夯施工中的加固深度，以此種方式，完成工程施工主要技術參數的設計。

2.3 布置濕陷性黃土路基強夯點

根據路基加固工程施工需求與土層物理性質，在完成對場地平面的整平處理后，按照圖2所示的方式，布置強夯施工點。

圖2 強夯施工點布置現場

完成對夯擊點的布置后，需要采用單點夯擊的方式，在施工現場進行濕陷性黃土的試夯處理，試夯的次數通常為6 次、8 次、10 次，通過試夯得到與土層物理性質相關的參數。在施工場地內進行大面積的試夯處理時，應將6 次單點夯擊作為基礎點數，如果試夯過程中路基土層的沉降量無法達到預期要求，則需要調整施工現場的夯點布置[5]。完成調整后，再重復上述步驟，在預設的點位進行試夯，當試夯滿足條件后，規劃強夯施工場地，開始執行夯擊施工。

2.4 夯擊施工工序

施工中，需要先根據工程方提供的坐標點與工程信息，進行現場強夯點的復測，使用水準儀進行地面高程高度的測量。完成測量后，在現場進行定位、放線。準備起重吊車，待車輛停穩后，調整車輛懸臂的角度，通常情況下，將懸臂角度調整在65～75o范圍內，校正夯錘的落距與落點位置。施工機械就位后，測量夯錘的落距，采取措施，確保夯距在施工過程中不會發生改變。

將夯擊錘起吊到預設高度后，開啟吊車的自動脫鉤裝置，使夯擊錘以自由下落的方式落至地面。完成單次夯擊后，測量夯錘頂面下落到地面的高程距離，使用水準儀測量單次夯擊后黃土地面的沉降量。重復上述步驟，當此點位達到預設的沉降量后，將夯擊錘移動到下一個夯擊點，確保對濕陷性黃土的施工可以達到預期效果。施工現場如圖3所示。

圖3 強夯施工作業現場

在夯擊過程中，應注意對夯錘中心點偏差的控制，夯擊中心與預設的中心位置偏差應在150mm 范圍內。同時，當夯擊的地面不平整、傾斜角度＞30o時，應先對地面的基坑進行填平處理，才能進行夯實施工。在施工現場，每完成一遍黃土地基的夯實處理，都需要進行一次整平操作。在進行第二遍場地夯擊時，應結合場地的實際情況，按照本文2.3 的要求，進行濕陷性黃土路基強夯點的重新布設。以此種方式，避免工程施工效果出現偏差。

最后一遍夯實施工處理應采用滿夯施工法，完成對場地內所有點位的強夯施工處理后，使用重錘設置低能量夯擊方式，對場地覆蓋范圍進行全面夯實。注意在施工過程中，控制夯實點的放線與復測，確保每次夯實施工的沉降量都可以達到預期的標準。按照上述步驟，執行濕陷性黃土場地的規范化強夯施工，在提高土層結構密度與壓實度的基礎上，滿足業主方提出的土體加固施工需求。

3 施工效果

按照上文所述的施工步驟，對濕陷性黃土路基進行強夯施工，統計在不同夯擊次數下的黃土路基沉降量。統計結果如下表3所示。

表3 不同夯擊次數下的黃土路基沉降量

表3中，括號內的數值代表本次夯擊后黃土路基沉降值。分析數據可知，不同夯擊點的沉降總量在130～140cm 范圍內，當強夯施工遍數達到4 時，對于路基的沉降量影響值＜5cm，當夯擊施工遍數達到5時，對于路基的沉降量影響值≤3cm。

根據濕陷性黃土路基相關施工標準文件可知，施工場地單次夯擊沉降量＜5cm 時，夯擊次數達到設計標準。由此可以證明，本文設計的施工方法在工程實際應用中，可以起到夯實路基的效果。為進一步檢驗強夯法的施工效果，在對應的夯擊點，使用標準觸探儀進行地基承載力的測試，獲取夯擊后路基土層物理學參數，計算路基承載力。統計不同夯擊點的承載力測試結果，見圖4。

圖4 強夯施工點承載力測試結果

從圖4所示的實驗結果可以看出，強夯施工點的承載力可以達到2000kPa 以上，滿足濕陷性黃土地基的加固施工處理需求。

綜上所述，在完成此次實踐后，得出如下結論：按照本文設計的施工方法，在濕陷性黃土路基場地中進行強夯施工，可以在提高土層壓實度的條件下，使夯實的土層具有較高的承載力。以此為例，為強夯施工法在市場內的推廣提供數據支撐。

4 結語

本文從濕陷性黃土表層土清理、排水設計、設計工程施工主要技術參數、布置濕陷性黃土路基強夯點、夯擊施工工序五個方面，對強夯施工方法在濕陷性黃土路基加固施工中的應用展開了詳細的研究。完成方法的設計后，采用實例檢驗的方式，證明了此方法的可行性，避免并解決了由于路基濕陷性造成工程施工質量不達標的問題。