路基加固技術在公路工程中的應用研究

陳月清

（福建省金通建設集團有限公司，福建福州 350000）

0 引言

目前，國內部分公路因使用年限過長，且長期受到車輛碾壓及自然環境等因素的影響，產生各種各樣的路基病害，早已無法滿足日常交通的需求。為徹底解決此類問題，施工人員必須針對實際情況，合理制訂技術應用方案，對區域路段路基進行加固和改造，進而為人們構建一個安全、舒適的出行空間。

1 路基加固技術在公路工程中的應用方法

1.1 換填法

換填法主要是指將原有路基結構中的軟土層挖除，并采用堅固度相對較高、抗腐蝕性較強且壓縮性相對較低的材料實施置換回填處理，進而提升整體路基結構的堅固性和穩定性。在實際操作過程中，此種路基加固技術更加便捷，同時也是最為穩定的路基加固技術。在具體實施過程中，施工人員必須應用工程專用施工設備，全面清除施工現場的軟土與雜物，再在路基結構中適當填入部分礦渣及砂石等建設材料。并根據路基結構的施工范圍，合理制訂分層施工區域和施工設備作業時間，制定嚴格的單層換填操作規范，安排專門人員負責監督單層換填施工質量，從而保障整體換填作業符合工程項目要求，進而提升整體路基加固效果。

1.2 強夯法

強夯法是公路工程中一種較為常見的路基加固技術，對于增強軟土層路基結構的承載力效果極佳。在具體實施過程中，施工單位通常會使用起重機等設備，將重錘提升至一定高度后釋放，利用重錘瞬間落地產生的夯實能量沖擊地面，路基土體內部空間會因重錘所產生的強大沖擊而大幅度壓縮，最后通過強夯點位與土體之間的縫隙將內部水分排出，從而增強路基結構的緊密性，避免土體沉降現象發生。在具體操作過程中，應對區域路面進行全面清潔，確定最終的強夯點位。再由施工人員操作起重機設備，將夯錘調整至提前劃定的夯實點位區域，并根據現場實際情況測量夯錘裝置頂高程、調整夯錘起吊高度，利用其自身重力向指定的夯實點位進行反復錘擊，直至該區域路基承載力符合工程項目設計標準為止[1]。

1.3 碾壓法

碾壓法主要是指利用推土機、羊足碾、壓路機等大型機械設備，對需要加固處理的路基結構進行壓實操作，提升松軟的土層結構的堅固性，進而實現路基加固目的。在公路工程路基結構加固施工過程中，在水文、地質及自然環境方面通常存在一定的差異性，而特殊環境極易使施工區域地下土質形成不同程度的軟土層，使軟土層更加堅固密實。施工人員必須利用合理方法，進行加固處理。機械碾壓法便是最為簡單且最為直接的一種軟土層路基加固技術。在整體實施過程中，路基土層會受到機械壓力作用，將內部水分逐漸排除，在此期間，土壤結構的堅硬度和密實度也會不斷提升，進而使路基結構變得更加堅固。通常來講，施工人員會根據地區土層的實際狀態，設定路面作業次數和作業范圍，并以從中心到兩邊的原則進行分層碾壓，進而保障整體碾壓作業的科學性與合理性，最終實現路基加固作業的目標。

2 實例分析

2.1 工程概況

以某公路工程為例，該工程公路全長約為11km，路基結構寬度為22.7m，擁有四排雙向機動車道。早在2013 年，便已完成所有施工項目并成功通車，但因區域自然環境及車輛長期碾壓，部分路段出現了不同程度的公路病害，且經過工程人員檢測之后，發現整條公路路基的承載力都已無法滿足公路正常支撐需求。相關部門人員在基于公路勘查報告進行研究分析后，最終采用強夯法對整體路段的路基實施加固處理。應用起重機等吊裝設備，將強夯作業專用重錘提升至10～25m 高度后，瞬間釋放。在此期間，重錘會在重力作用下不斷加快下落速度，其瞬間夯實能量達到100～200t，夯實深度可達到3m 以上。在準確計算施工參數的前提下，如此重復地完成對整體路基結構的夯實作業，最后進行驗收檢測，在最大限度上保障夯實效果，增強區域公路路段的承載力。詳細施工流程如圖1 所示[2]。

圖1 路基強夯加固施工流程圖

2.2 施工前期準備

為保障后續夯實加固施工作業效果，必須充分做好施工的前期準備，具體如下：第一，應在正式施工開始前，對路基結構的施工區域進行全面清理與整平，主要是將區域路段中殘留的樹根、雜物、淤泥及生活垃圾等徹底清除。在完成地表清潔工作后，可針對自然因素、人為因素和水造成的土質軟化區域進行區域性翻曬處理。對凸起程度較大的公路路基區域，應用工程專用機械設備進行整平操作；對凹陷程度較大的公路路基區域，采用涂料進行填平，保障路基結構整體干凈整潔。第二，為確保大型施工設備順利布設，應在正式施工開始前，將碎石材料鋪設于路基表面，使其形成基礎墊層，其主要作用是提升施工路基的承載力，避免自重過大的機械設備壓壞路基結構。該案例工程將墊層結構鋪設厚度設定為15cm，并根據部分承載力較差的區域適當調整鋪設材料，進而使其滿足大型夯實作業機械設備的基礎施工要求。第三，施工人員應在正式施工開始前，對施工區域進行系統考察，全面掌握在施工附近區域的地下管線布設及建筑物的具體分布情況，從而避免在后續強夯施工中，損壞地下管線和周圍建筑物。為解決此類問題，該案例工程已將現場可能影響施工的建筑物全部遷移出強夯施工區20m 以外，同時將區域內的地下管線裝置遷移出強夯施工區10m 外，并在部分無法臨時遷移的地下管線和建筑物周圍，采取一系列施工保護措施，進而保障后續工程施工安全、有序進行。

2.3 強夯設備選擇及參數確定

2.3.1 強夯設備選擇

該案例工程采用的強夯設備主要包括起重機、夯錘等，起重機為履帶式自動脫鉤式起重機。該設備在吊桿處設有專門的輔助門架，可有效避免起重機因強夯操作時，夯錘下落速度過快、強夯能量過大，引發傾覆、側翻等不良事故。此外，該案例工程主要選用重量范圍在15～25t 之間的夯錘，并將夯錘底部區域對路基結構所產生的靜壓力設定為25.5kPa。最后在相應的強夯設備布設完成后，安排多個專業技術人員，對強夯設備進行操作、管理與維護測試，進一步保障強夯設備的使用效率。

2.3.2 施工參數設定

關于施工參數設定方面，主要包括對夯擊能量、夯錘落距、夯點設置及夯擊次數等方面數據設置，具體如下：

（1）夯擊能量參數設定

在該工程路基加固處理施工過程中，夯擊能量參數的設定對于整體加固處理效果而言尤為重要。施工人員在經過一系列分析研究后，最終決定采用公式進行參數計算：

式（1）中：H表示夯擊作業有效深度值，單位為m；K表示實際夯擊作業系數值，在系數布設方面主要基于工程路基土質情況而定，該案例工程夯擊作業系數為0.6；G表示夯錘裝置的實際重量，單位為t；L表示夯錘裝置落距，單位為m。施工人員可通過公式，計算夯實作業的有效深度，最終合理設定夯擊能量。

（2）夯錘落距設定

施工人員經過系統分析后最終決定，將該案例工程的夯錘裝置重量范圍設定在15～25t 之間，并將夯擊能量設定為1000kN/m。因此，為保障整體強夯作業的效果，應將最小夯錘落距設定為4.5m，且需根據不同的路基結構加固處理深度，調整夯錘落距參數。

（3）夯點位設置參數

該案例工程施工人員基于現場實際情況，在強夯施工作業過程中，將夯點位布設間距設定為4m。并采用跳躍式夯擊方式實施整體強夯作業，也就是在完成第一個夯點后，無須進行連續點位施工，而是直接實施第三個點施工作業，即以“1—3—5—2—4—6”的夯擊順序，實施強夯作業。

（4）夯擊次數設定

該案例工程施工人員將夯擊施工作業遍數設定為三遍。前兩遍夯擊次數必須超過第三遍，且第三遍夯擊作業時必須實施兩次滿夯操作。此外，前兩遍夯擊作業夯擊能量也要超過第三遍。在實施滿夯操作時，夯擊能量只能設定在前兩遍夯擊作業的20%～25%之間[3]。

2.4 測量定位及強夯施工

2.4.1 測量定位

在對施工場地進行整平處理且確定好各項施工參數以后，施工人員必須基于工程實際夯擊作業要求，實施現場放樣。

具體測量過程如下：

（1）應將路基邊樁與中樁進行恢復處理；

（2）明確標記夯擊作業的詳細點位，并以正中心區域夯點作為基準，圍繞夯錘裝置操作半徑劃線；

（3）在確定具體夯點位后，準確測量并記錄原始路基結構的地面路段高程值，同時在路段適合區域內，合理布設相應的監測設備，待區段夯擊操作完成后，二次測定路基結構的實際高程，進而計算路面的沉降高度。

2.4.2 強夯施工

該案例工程在強夯施工方面，主要包括以下幾點：

（1）強夯施工主要分為三個階段進行。在第一遍強夯施工階段，施工人員可操作履帶式自動掛鉤起重機，將強夯錘裝置吊至空中4.5m 以上距離時，精細脫鉤，使其成為一個自由落體，對區域路基實施夯實處理。第一遍強夯施工階段共包括4 次夯擊操作，直至路基結構沉降值滿足工程項目要求后，方可進行第二遍強夯施工。

（2）在第一遍強夯施工階段操作完成后，必須在現場質檢人員與監理人員的共同監督下，對夯擊作業時產生的基坑進行整平回填處理后，實施二次放樣操作。需要利用白石灰等材料，清晰標記出第二階段強夯施工點位，并通過與第一階段相同的強夯施工方式，實施二遍強夯施工。第二遍強夯施工階段共包括3 次夯擊，直至路基結構的沉降值滿足工程項目要求后，方可進行第三遍強夯施工。

（3）第三遍強夯施工。為滿夯操作，此階段無須放樣且只需實施2 次夯擊即可。在滿夯操作完成后，應使用推土機設備將夯擊區域實施整平處理，最后進行相應的質量檢測與驗收。若公路路基的承載力檢測結果符合工程設計要求，視為夯擊合格，若不滿足則必須及時找出原因，并實施二次強夯施工。

（4）因在整體強夯施工過程中，難免涉及大量數據參數信息，主要包括地面沉降、下落高度、落錘質量等。為避免因數據參數問題而產生施工偏差，該案例工程安排了專門人員，在施工現場負責數據校核與記錄工作，全面記錄施工現場的施工數據，并對各種施工參數進行校核監督，在保障施工參數準確的同時，為后續工程驗收提供完整的數據依據。

2.5 質量檢測

該案例工程對區域段實施強夯施工后，安排專門人員隨機選擇了A、B 兩處路段，檢測深度為1.2m、0.8m 和0.5m，并對2 個點位進行系統化承載力檢測，最后結合施工前的信息數據進行了一系列對比分析，具體檢測結果見表1[4]。

表1 工程強夯施工前后路基結構承載力檢測對比分析表

由上述檢測數據得知，該案例工程在強夯施工完成后，大幅度提升了整體區域路基結構的承載能力，使每個區段公路路基的承載力均能符合公路正常交通指標，同時強夯施工質量，完全能夠滿足工程項目的設計要求。

3 結語

綜上所述，結合案例工程公路的實際情況與建設改造要求，在對公路表面清潔處理后，綜合選擇路基加固設備，計算施工參數，進行強夯加固作業，最后做好一系列質量檢查工作，從而最大程度地保障施工建設質量，消除潛在的安全隱患，進而為后續使用者提供一個安全、良好的出行環境。