高等級公路濕陷性黃土地基強夯處理施工方法探討

摘 要：該文介紹了高等級公路結構物自重濕陷性黃土地基強夯處理施工方法，為相似工程提供了參考。

關鍵詞：濕陷性黃土 強夯 高等級公路

中圖分類號：U412.363文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0119-02

公路地基土層如果具有強濕陷性或較高的壓縮性，且容許承載力低于路堤自重壓力時，設計應考慮地基自重和活載作用下所產生的壓縮下沉。除采取防止地表水下滲的措施外，可考慮采用重錘夯實，

1 重錘強夯法設計

1.1 確定有效加固深度

施工前，應按照設計文件要求，確定所在路段自重濕陷性黃土地基有效加固深度（本例為5～6 m）。

1.2 確定單擊夯擊能

本段強夯能級：點夯2250 kN.m，滿夯1200 kN.m。

1.3 確定錘重和落距

點夯夯錘：錘重15T，圓柱體形錘，有氣孔，底面積A=4.0 m2

滿夯夯錘：錘重12T，圓臺形錘，有氣孔，底面積A=4.5 m2

點夯夯錘落距：15 m，滿夯夯錘落距：10 m。

1.4 確定夯點夯擊次數

每一點的夯擊次數確定原則是：使土體豎向壓縮最大，側向位移最小。夯擊頻率每分鐘夯擊1至2次。第一遍夯點每點10擊，第二遍夯點為5～8擊；滿夯每點為2～3擊。在施工過程中，必須滿足以下條件：

（1）點夯最后兩擊的平均沉降量要控制在5 cm以下；滿夯最后兩擊的平均沉降量控制在2 cm以下。

（2）夯擊后，夯坑周圍地面不能發生比較大的隆起，宜控制在10 cm以內。

（3）應避免因夯坑過深而導致起錘困難情況出現。

1.5 夯擊遍數、夯點布置及間距要求

夯擊遍數應根據地基的性質確定，如果土質顆粒越細，土體壓縮層越厚，同時含水量較高，需要的夯擊遍數就越多。由于路基全線土質為細粒土，故強夯須分3遍進行。第1、2遍為點夯，夯點布置形狀為成正方形。根據壓縮層厚度和土質條件確定夯點間距，為6.0 m。第一遍夯擊點的間距要大，這樣可使深層土得以加固，并且能使夯擊能量傳遞到深處。第二遍夯點布置應在第一遍夯點的中間。第三遍為滿夯，用較低的夯擊能進行夯擊，夯擊時彼此重迭搭接，一般搭接寬度四分之一錘徑，以確保地表土的均勻性和較高的密實度。

2 施工方案

2.1 施工機具

（1）夯錘：夯錘選擇時應考慮錘底靜壓力的要求，設計要求錘底靜壓力范圍在25～40 KPa之間。點夯夯錘采用圓柱形鑄鐵夯錘；滿夯夯錘采用圓臺形鑄鐵夯錘。錘中部設置7個直徑為10～20 cm的排氣孔，以利于夯擊時空氣的排出和減小起錘時的吸附力。

（2）起重機：選用波蘭產的500 kN的履帶式起重機。

2.2 工藝流程

（1）平整場地，清除路基設計處理范圍場地內的雜草等，用挖掘機和裝載機把擬強夯的段落上多余的土方清理，自卸車將土拉運至指定的棄土場。清理完畢后，用推土機將場地推平，50T振動壓路機碾壓，使場地表面不留虛土、浮土。并測量夯前地面高程。調查場地情況，如果有易遭受雨水及積水浸泡路段，要做好臨時排水工作，如開挖臨時排水溝等。

（2） 測量放樣。按夯點設計圖進行測量放線。在整平出的場地上，用全站儀放出路基的中線，水準儀測出地面高程，根據填土高度放出坡腳線。定出第一遍強夯各夯擊點的位置，用小木樁或白灰標示，偏差值控制在5 cm以內。在坑外應設控制樁加以保護，以保證每遍夯點位置準確。

（3） 機具設備進入工地。夯錘對準夯點位置，開始試吊重錘，之前應檢查脫鉤器開啟情況，同時測定起重錘高度，并測量夯前錘頂高程。

（4）將夯錘起吊到設計高度，待夯錘脫鉤下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，落錘應保持平衡，若發現坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，要將坑底整平，每擊均需測量夯沉量，并填寫強夯施工記錄。

（5）第一遍強夯完成后，將地面用推土機推平，第二遍強夯應在一周后進行，完成后推平。

（6）施工過程中，單擊夯擊能、擊數、收錘標準要嚴格按設計要求進行。對于夯坑過深、起錘困難、達不到設計要求的夯點，滿夯前必須進行補夯。

（7）滿夯應在第二遍點夯完成一周后進行，錘痕應互相搭接。

（8）按設計要求完成強夯后，將場地推平，并測量夯后地面高程。強夯后若地基總的平均沉降量小于60 cm，應查找分析原因，并采取措施。

（9）強夯完成后，對地基加固效果進行檢測。取得各種數據，與夯前原位測試相比較，以檢驗強夯效果。

2.3 強夯施夯順序

強夯一般先行施工外圍點，第一、二遍為點夯，夯點布置如圖所示。首先施工“①”號點，全部施工完成后接著施工“②”號點。為減少起重機移動次數，每遍強夯時起重機易放置在相鄰四個夯點中間，對每個夯點依次施夯。第三遍為滿夯。

2.4 強夯施工監測與質量控制

強夯施工過程的監測至為重要，必須有專人負責，并對各項參數及施工情況作好詳細記錄。及時正確地收集施工步驟中需進行收集的數據。統計分析出強夯施工需要的各種參數：各遍中夯擊能、各遍中夯擊次數、夯點布置、間歇時間。

（1）開夯前應檢查夯錘重量和落距以及夯錘吊環是否準確處于重心位置。

（2）在每遍夯擊前，應對夯點放線復核，夯完后檢查夯坑位置，如發現偏差或漏夯應及時糾正。

（3）按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數，每夯的夯沉量，周圍的沉降、隆起和擠出的情況等。

（4）土基含水量的控制：土基在適宜的濕度范圍內（最佳含水量附近），強夯加密效果最顯著。土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%。

（5）強夯施工質量檢驗方法：分強夯過程中的檢驗及夯后檢驗。強夯過程中的檢驗指標為施工控制夯沉量，夯后檢驗指標為有效加固深度。強夯過程中，每遍的每夯點的夯擊次數用最后兩擊的平均夯沉量控制：點夯夯沉量應小于5 cm；滿夯夯沉量應小于2 cm。此外，夯坑周圍地面不應發生過大的隆起；不因夯坑過深而發生起錘困難；強夯后地基平均沉降量應大于60 cm。

（6）在施工過程中，基本技術要求為：單點夯擊能，擊數、收錘標準要嚴格按設計要求進行；夯擊時點位偏位不得大于5 cm；對于夯坑過深，起錘困難、達不到要求的夯點，滿夯前必須補夯；應有組織按順序進行夯擊，并進行詳細的施工記錄，避免偏夯、漏夯。

（7）夯擊標準。強夯后地基平均沉降量應不小于60 cm，而且要持續夯擊，直到最后兩夯夯沉量之差小于5 cm為止，否則需加夯。

（8）強夯法施工完成后對地基的要求及處理：從強夯后的地面算起，強夯后達到的質量標準為：0～500 cm深度內黃土濕陷性系數δs﹤0.015，干容重大于15 kN/m3，壓實度0～100 cm深度應達93%以上，100～300 cm深度達90%以上，300 cm以下達85%以上；且強夯后地基平均沉降量大于60 cm。然后分層回填素土層（總厚度60 cm）至原地面標高，素土層的壓實度（重型標準）達到93%以上。

2.5 回填土施工

強夯完成后，用平地機將現場整平，再用16 t振動壓路機靜壓一遍，準備回填素土。填筑時按工序分4個區間，即填土區、平整區、碾壓區、檢驗區，采用流水線作業。回填的素土土料中有機質的含量要小于5%，不得使用表面耕植土、膨脹土。土料中不得夾有磚、瓦和石塊，當含有碎石時，其粒徑不得大于5 cm。應保證回填的素土每層的松鋪厚度小于30 cm，施工時，每層素土回填完后，必須用平地機將回填后的土整平，并測定回填土的含水量，如果含水量不足，應及時補充水分，直至含水量達到或接近回填素土的最佳含水量時方可進行碾壓作業。碾壓時，先用兩臺16 t振動壓路機靜壓兩遍，然后用兩臺16 t振動壓路機振壓兩遍，再用兩臺3Y18-21三輪壓路機靜壓兩遍。三輪壓路機靜壓時應相互重疊二分之一輪寬，最后用振動壓路機靜壓收光。待碾壓完成后，取樣抽檢壓實度，填土壓實度應在93%以上。填土標高應為原地面標高。

2.6 施工注意事項

水是黃土地區路基產生病害的主要原因，黃土地區路基排水系統如果不完善，特別是施工時排水做不好，道路路基和基底會在雨水作用下產生各種病害，特別是在濕陷性黃土地區，排水對工程質量是至關重要的。應把排水作為保證工程質量的主要問題來抓，以預防為主，防排結合，防水的重點是防沖、防滲，本著迅速引離、分散流徑、降低流速、加固溝渠的原則，制訂防排水措施。

（1）做好排水溝渠，保證將水迅速引離：在地表徑流流向路基的位置要開挖截水溝或排水溝，同時用塑料布臨時鋪設，將水引離路基以外較遠處，防止雨水浸泡路基。

（2）平整地表，全面排水：在條件允許地段將路基坡腳以外20 m范圍內的原地表仔細平整，填平和夯實洼地及裂縫，并做成0.5%以上的坡度，使雨水能夠排到遠處，防止積水和積水下滲。

（3）掌握天氣變化情況，利用晴好天氣，迅速施工，迅速封閉，避免雨水浸泡。強夯夯坑如有積水，應設法排除干凈。

（4）強夯施工前應查明場區有無管線通過，距居民區較近時，應設置隔振溝或采取其它隔振措施。

（5）地面隆起及翻漿： 調整夯點間距、落距、夯擊數等，使之不出現地面隆起和翻漿為準（視不同的土層、不同機具等確定）。在易翻漿的飽和粘性土上，可在夯點下鋪填碎石墊層，以利孔隙水壓的消散，可一次鋪成或分層鋪填。

（6）夯擊效果差：若基礎埋置較深時，可采取先挖除表層土的辦法，對荷載較大的部位，可適當增加夯擊點。土層發生液化應停止夯擊，此時的擊數為該遍確定的夯擊數或視夯坑周圍隆起情況，確定最佳夯擊數。目前常用夯擊數在5～20擊范圍內。間歇時間是保證夯擊效果的關鍵，主要根據孔隙水壓力消散完來確定。

（7）土層中有軟弱土：盡量避免在軟弱夾層地區采用強夯加固地基，如果必須用，應加大夯擊能量。

3 質量保證措施

（1）嚴格制定工藝流程：對每項工程都組織人員制定詳細的工藝流程，制定后通過現場試驗路段信息的反饋，及時調整、完善、定型。

（2）現場派專人對重點控制工序進行跟蹤檢測，發現不合適處及時處理，保證施工質量。

（3）加強技術交底工作：每項工程開工前，都由項目技術負責人向參加施工的技術、質檢、施工人員和駕駛人員按工藝要求進行詳細的技術交底。

（4）加強測量和測試工作，每項工程開工前由技術人員對中線、高程、厚度、寬度進行測量放線工作，作業過程中，每段都進行測量和測試，發現問題及時予以調整和解決。

（5）加強監督和檢查，嚴格定崗、定責，對主要影響施工質量的因素，在施工時設專人檢查驗收，如現場土樣的含水量、錘重、落距、每點的夯擊次數等。

（6）在執行上述措施的同時，施工還同時按項目技術質量管理辦法進行施工管理，確保工程順利進行。

4 結語

高等級公路地基處理施工質量的壞關系到公路整體的質量，必須進行周密的設計，對濕陷性的黃土地區地基而言，采用強夯處理施工方案，應是一個不錯的選擇。