道路路基處理中強夯法的施工技術

李春蘭

（清徐縣城鄉建設中心，山西 太原 030400）

0 引言

我國境內的黃土分布較多，且土層厚實，總覆蓋面積在數十萬平方千米左右。黃土在被水體浸濕后或受到外部荷載的影響時會產生自重應力，導致土層整體沉降，由此引發濕陷的情況。該類黃土由大量細小顆粒構成，處于干旱及半干旱的自然環境中，相互黏結效果不強，易產生形態及規格各異的縫隙。外在體現是，天然條件下，肉眼能直接觀察到縫隙，土層透水與吸水效果較佳，黏聚性不高。此類黃土接觸水體后會更松散，導致土層強度弱化，缺乏穩定結構，出現下沉的狀況，這對于建設項目而言會帶來嚴重隱患。而在遇到此種地基時，需改變土層原本孔隙結構，優化物理性質，以提升上層建筑的可靠性。

1 強夯法的處理要點

強夯法是處理軟弱地基的重要方式之一，對市政施工質量具有重要影響。當土壤質地較為疏松時，例如，雜填土、淤泥質土、淤泥等，可以采用密實加固處理，在重力的作用下，可以對地基進行反復夯擊，確保土層中的顆粒相互融合，成為牢固的整體，進而增強地基的堅固性。在施工過程中，施工人員可以使用強夯法強力夯擊地基，在機械作用力下，可以增強地基的密實度，使其具有較高的勞動性與穩定性，防止在后期施工中產生沉降問題。在使用強夯法的過程中，應當科學使用起重機等機械設備，不斷升高夯擊重錘，當高度達到設計標準時則讓重錘自由下墜，在此過程中產生的作用力，將會改變軟弱地基的結構，增強密實度。該方法與其余處理技術相比較為簡便，不用消耗過多的外界資源，只需要憑借起重機即可，可以降低施工成本，具有良好的經濟性，因此，強夯法被廣泛投入到施工中，可以有效改良軟土基地，排出多余的水分，增強地基的穩定性，防止產生沉降現象[1]。

2 強夯法施工的應用優勢

在公路工程路基施工過程中，強夯法處理技術表現出的施工優勢和加固效果非常明顯，可以有效提高公路路基結構的整體穩定性和承載力，同時通過強夯法的使用，可以進一步降低公路路基土壤的空隙率和壓縮性能，全面提高路基結構的壓實程度和穩定性。通過強夯法施工，可以有效提高路基基礎結構的干密度，同時進一步轉變路基基礎部分的土壤壓縮模量。通過強夯法施工的使用，可以進一步提高基礎部分土壤結構的振動液化水平，所表現出的地基加固處理效果非常明顯，可以提高路基結構的均勻性和穩定性，有效提高基礎部分的承載能力。現階段，公路路基施工中對強夯法的使用非常常見。采用強夯法施工必須要了解路基土壤性質，可以對一些飽和度相對較低的粉土地質條件、素填土地質條件以及碎石土材料等進行有效處理，同時，可以實現將碎石等不同原材料直接填充到地基基礎結構內部。在實際施工中，必須注意強夯置換材料之前要充分做好工程施工區域的地質條件勘測工作，要保證滿足強夯法施工的基礎條件，以此提高地基整體的壓實處理效果。此外，強夯法在公路路基施工過程中表現出的另一種優勢是經濟成本投入相對較低，并且在工程施工中基本不需要使用輔助性材料，可以進一步控制施工材料成本的投入。與傳統的注漿施工以及置換施工處理方法相比，強夯法施工表現出的經濟性優勢非常明顯，可以最大限度地節約工程施工成本，實現道路工程建設更高的經濟效益[2]。

3 濕陷性黃土地基處理項目概述

某項目地處黃土分布集中區域，當地年降水量不多，但蒸發量大，使得水體保存的條件不佳，水資源不豐富。在此項目劃定區域的場地內，地下水大多為基巖裂隙水，流淌于砂巖縫隙內，借助下降泉渠道由溝谷出露，同時此區域的地下水補給主要為自然降水。另外，個別坡面區域有上層滯水，大多為黃土縫隙中的水體。黃土層中有古土壤，黏粒實際占比較大，土層透水性不佳，由此形成上層止水。項目的總體地勢走向為西北低、東南高。此項目地基涉及的濕陷性黃土達到自重Ⅳ等級，少數位置為非自重Ⅰ等級。通過總體討論及研究相關地質材料，最終選定強夯法實施地基處理[3]。

4 強夯法存在的問題

結合現階段的技術水平分析，強夯法在科學的處理濕陷性黃土地基的過程中，還存在著一些亟待處理的問題。

（1）深層加工極易受到施工機具的干擾，地基土層厚度超出12m時，施工的效能也會備受干擾。

（2）振動問題和噪聲污染問題嚴重，因為強夯法在實際運用的時候會出現巨大的沖擊能量，所以加固地基的階段還會產生明顯的振動和噪聲污染，人員相對密集的地方和受保護建筑物的適用性不夠理想。

（3）施工效果盡管可以達到既定的標準，但是缺乏系統計算方式，直接地限制了強夯法應用，若要針對精確施工的地段加以分析，則局限性顯著。

5 道路路基施工中強夯法的技術要點

5.1 處理方案設計

選擇強夯法的施工項目應當提前設定諸多要素參數。以單點夯擊為例，其產生的效能關系到加固深度及施工效果，越接近錘體的土層加固處理效果越佳，相應的施工強度及承載力改善效果越明顯。另外，夯擊產生的能量和錘體自重及起吊高度有關，如果夯擊能量不適宜，會對項目質量產生負面影響。因此，需結合土層物理力學設定符合施工標準的最高夯擊能量。

5.2 試夯

對于特定的小片區域試夯，試驗不同夯擊能以及相關的次數等，單點夯應該布置好測試水平及豎直位移，科學記錄夯沉量。測定夯深以及口徑等，分析夯坑填料厚度，測定好孔隙水壓力消散的具體時間，明確振動影響范圍以及大小。試夯的階段，還需展開科學的取樣分析，對于含水量和密度等加以判斷。

5.3 孔隙水壓力檢測

（1）完成第1遍夯擊后，由于消散作用，最遲在48h內超靜孔隙水壓力可消散至較低水平，達到峰值15%以下。

（2）滿夯作業后，兩個試驗段超靜孔隙水壓力約需消耗9d，可使超靜孔隙水壓力完全消散至0。

（3）相較于第1遍夯擊作業，第2遍夯擊后超靜孔隙水壓力峰值基本與第1遍相當，但超靜孔隙水壓力消散速度較慢。這是由于第1遍夯擊后，表層吹填砂相對較為松散，土體間隙相對較大，更利于超靜孔隙水壓力消散，而2遍夯擊后土體更加密實，降低了超靜孔隙水壓力消散速度。由于兩個試驗段土體均勻性差異，導致兩段土體強夯試驗超靜孔隙水壓力變化趨勢呈現一定差異。

5.4 夯實施工中的相關控制要點

對高速公路路基進行壓實處理時，首先要合理選擇路基施工材料，以保證路基壓實工作完成之后符合公路工程的施工標準。同時，項目施工人員需要對本段高速公路工程路基的整體結構和性質進行深入了解，確定夯擊次數和頻率，提高路基夯實工作效率，同時保證基礎土壤層結構的穩定性。通常情況下，因為強夯吊機設備具有較強的起吊能力，因此，在路基強夯法施工過程中應用非常普遍。將夯錘起吊到特定的高度后，通過自由落體的方式，對基礎土壤層形成較大的沖擊作用和效果，并且將夯錘的形狀設置為梅花型，整體的壓實工作效果更加明顯。在路基夯實工作過程中需要對夯擊次數進行有效確認，夯擊次數需要滿足特定的條件，同時兩次夯擊沉降量大小需要滿足以下要求：①單次夯擊能在4000kN·m的條件下，沉降量大小需要控制在50mm以內。②單機夯擊能超過4000kN·m且小于6000kN·m的條件下，沉降量大小需要控制在100mm以內；當單次夯擊能超過6000kN·m以上都需要保證沉降量控制在200mm以上，為有效保證夯擊工作完成后，夯坑周圍地面不均勻沉降位置處于一種可控的范圍，同時不會產生較大的突起情況，不能因為夯擊坑過大造成提錘難度加大等問題，需要有效結合公路工程的建設施工特性，結合以往的工程項目施工經驗，對夯擊次數和頻率進行有效控制，保證結構的夯擊效果和穩定性[4]。

5.5 滿夯碾壓平整

上述處理步驟全部結束后，需組織現場滿夯，此項施工處理可設置成1000kN·m規格，進行實地作業。施工機械就位后，立即確定下落高度，按照設計標準開展設定次數的夯擊作業，并在完成夯擊處理后及時平整地表，測定實地標高。倘若項目場地內的表層有松土，需借助滿夯實現加固，同時利用推土機平整場地區域，并借助壓路機進一步夯實。完成以上施工內容后，及時檢測場地內的土層壓實情況，可利用灌砂法處理。在完成自檢與監理驗收并確定達標后，才能安排后續作業。

6 施工質量控制

6.1 做好準備工作

市政道路路基施工質量與對應的質量管理工作有著直接的聯系。為了能夠更好地提高路基施工水平，首先，施工企業應該根據實際情況制定相應的質量管控和監督制度，落實過程管理；其次，在準備階段，要讓施工人員充分了解現場的情況，結合實際情況制定具體的施工方案，施工人員要重視路基的測量操作，詳細測量后才能夠進行施工；最后，在做好壓實作業后，針對邊溝和截水溝的開挖也應該做好工作，并制定具體的排水設施。

6.2 做好特殊天氣的養護工作

若遇到突發強降雨的特殊天氣，對路基要進行實時檢查，采用先進的設備對降水量展開分析和對比，提高路基抵抗災害的能力，同時也為施工作業提供有效的參考數據及資料。另外，在市政路基建設中，要關注綠化方面的建設，通過綠化工程，可以提高市政道路路基的穩定性，同時還能減少水土流失等問題造成的路基塌陷，可以起到較好的凈化空氣和綠化環境的效果。

6.3 加強材料控制

在市政道路路基施工過程中，施工企業不僅要做好技術交底管理工作，還應該加強對施工需要用到的材料管理，制定完整的材料管理制度，施工人員充分了解各類材料的特點，根據施工要求來選擇適合的材料，保證材料的質量，充分發揮材料的價值，確保路基施工的順利完成，以此來更好地提高路基施工質量。

6.4 做好坡面防護

通常情況下，路基邊坡都是長期暴露在外，會受到雨水、風的侵蝕，因此為確保路基的使用壽命，就要加強坡面防護作業，這也是路基安全性的重要保障。近年來，隨著人們的環保意識提升，工程中也越來越多地使用植被種植的方式來達到坡面防護目的，不僅大大提高了生態效益，還能有效降低施工成本。此外，利用植物還能提高路基的穩定性及表層土系的覆蓋率，有效地提高了土壤的含水量提高，減少了雨水的侵蝕，也讓邊坡美化程度大大提升。

6.5 做好機械作業安排

在施工之前，需要根據工程的地形、地基情況來選擇施工機械設備。在施工過程中，應該根據施工圖紙要求進行具體操作，如在用推土機來完成對道路地基的處理時，應從兩側來進行推填。在處理地基時，一旦發現土壤的含水量與實際要求不符，就需要及時進行處理。比如，含水量不足，就需要灑水；含水量超標，就要用翻曬機械來進行減少含水量。針對集中取土的地段，可以利用鏟車來運送，具體機械類型和數量要根據工程實際情況進行處理[5]。

6.6 處理效果檢測

針對此類項目，通常是借助取土試樣與土工試驗等方式完成質量檢測評價。此外，在施工場地附近原本便分布構建物，需組織振動測試，以衡量施工作業的實際質量成效。該項目在完成地基強夯作業后，在7d內組織了質量檢測。結果顯示，該項目強夯處理結果滿足質量指標。具體檢測數據如下。

（1）在2000kN·m條件下，處理前后的干密度分別是1.42g/cm3與1.56g/cm3，孔隙比為0.955與0.754，壓縮系數分別是0.137MPa-1與0.101MPa-1，土層承載力為150kPa和160kPa，濕陷系數為0.0315和0.0067。

（2）在6000kN·m條件下，處理前后的干密度分別是1.42g/cm3與1.8g/cm3，孔隙比為0.927與0.746，壓縮系數分別是0.1MPa-1與0.082MPa-1，土層承載力為150kPa和180kPa，濕陷系數為0.021和0.0027。在實際作業期間，通過試驗活動測出，該地基在強夯施工后，其結構可靠性和承載力均得到強化，同時符合設計參數指標，一次驗收合格，給之后上部的其他作業環節夯實了基礎。

7 結語

綜上所述，在公路工程項目建設過程中，強夯法在路基工程中的應用效果非常明顯，為充分發揮強夯法施工技術應用優勢，必須要對區域的地基條件情況進行全面勘查和分析，保證施工區域地基土壤條件滿足強夯法的施工要求和標準，并且施工人員需要落實強夯法的施工控制要點，全面提高公路路基的壓實度和穩定性，提高公路工程建設施工質量。