淺談高填方路基強夯法施工技術

周鵬

三門峽市公路局

摘要：作者結合某工程實例，闡述了強夯技術在施工應用工作中的原理和技術特點，在此基礎上提出了強夯施工的技術方案以及實施過程中質量和安全控制的規程，通過現場測試的數據顯示強夯法是實現高填方路基壓實的一種有效的施工方法，在工程應用中取得了很好的效果。

關鍵詞：高填方路基；強夯法；壓實度

1 工程概況

強夯處理區域主要集中在A大道K1+380～K1+580，K2+280～K2+380 兩段。其中K1+400～K1+580 段為拋填土翻挖處理區，在K1+400～K1+455 段右側緊鄰路基填方邊線有友鄰施工單位活動板房；在K1+580～K1+620 右側110 m外有當地新建居民小區；在K1+480～K1+620 段左側距中線17.5 m 有鄰近施工單位臨時圍墻需拆除。按照設計要求，A大道K2 + 280～K2+380 段為路基填筑區，道路沿線填方高度大于20 m 時，為降低工后沉降和增加路基整體強度，按照設計要求采用點夯夯能3 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m 進行強夯處理。

車輪荷載對路基工作區的影響隨車輪荷載的增大而加深，在路基工作區內，路基的強度和穩定性是保證路面結構強度和穩定性中極為重要的組成部分。路基中應力值等于路基頂面應力的深度地方，雖然車輪荷載應力影響較小，但路基自重產生的恒載應力已經相當于荷載應力，應當予以高度重視，因此高填方路基下部的壓實度對減小路堤在恒載作用下的固結變形至關重要，同時也能減少路面在使用過程中的沉降，保證公路的質量安全。但是路基自然沉降時間遠遠不足以達到設計要求，如果處理方法不當，將會導致路面開裂、塌陷、下沉、變形等多種問題，對路基質量產生嚴重影響。現有靜碾及振動壓路機的施工在客觀上還不能有效的解決不均勻沉降問題，有時即使采取了縱向挖臺階及分層碾壓控制層厚等措施，可由于沉降時間不足，也不能及時有效的解決問題。大量的調研資料顯示，采用強夯法進行高填方路基壓實是最有效的辦法。

2 強夯法的原理及特點分析

強夯法指的是為提高軟弱地基的承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層使地基迅速固結的方法，稱動力固結法，利用起吊設備，將10t～40t 的重錘提升至10m～40m 高處使其自由下落，依靠強大的夯擊能和沖擊波作用夯實土層。強夯法主要用于砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基。對非飽和的粘性土地基，一般采用連續夯擊或分遍間歇夯擊的方法；并根據工程需要通過現場試驗以確定夯實次數和有效夯實深度。現有經驗表明：在100 t·m～200 t·m 夯實能量下，一般可獲得3m～6 m 的有效夯實深度。這是在重錘夯實法基礎上發展起來的，而其加固機理又與它不一樣，這是一種地基處理的新方法。

強夯過后土體會通過以下4 個階段使得土體強度持續提高：

1）夯擊能量轉化使得土質強制壓縮且伴隨土體震密（表現為土體內氣體排出，孔隙水壓力隨之上升）；

2）部分土體液化或者土體結構發生破壞（表現為原有土體強度降低或者土體的抗剪強度弱化）；

3）土體排水固結壓密（表現為土體滲透性能改變，土體裂隙發展穩定，土體強度提高）；

4）土體內部觸變恢復且伴隨固結壓實（表現為部分自由水又變成薄膜水，土的強度隨之繼續提高）。影響強夯效果的因素較多，其中土質及其特性是最主要的原因，土體本身的特性在很大程度上影響強夯的質量。除此之外強夯能級、夯擊錘、強夯沖擊布點、單點夯擊次數、夯擊遍數以及間歇時間的影響也不可忽視。因此采用強夯法的主要設計參數就包括，確定有效加固深度、夯擊點布置、夯擊能量、夯擊次數、夯擊遍數、遍數間隔時間，根據這些設計參數的要求制定相應的強夯處理方案。

3 強夯處理方案及施工控制

3. 1 強夯處理方案制定

按照設計要求在填深大于20 m 的路堤和既有拋填土必須進行強夯處理。A大道K1+380～K1+580 段拋填區域在距路床底10.0 m 標高處、距路床底3.0 m 標高處分別進行強夯，夯擊間距5m×5m 梅花形布置，點夯夯能3 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m。B大道K0+000～K0+580 段為高填方區，每填筑7 m 高進行一次強夯，夯擊間距5 m×5 m 梅花形布置，點夯夯能2 000 kN·m，滿夯夯能500 kN·m。對所有強夯區域，每一遍每一夯點點夯n 次，第n 次檢驗貫入度與第n-1 次貫入度之差是否小于5 cm（n 根據試驗確定），且土體隆起高度不大于10 cm，若差別較大需加夯次數，直到兩者貫入度與隆起高度滿足要求。檢驗質量以壓實度控制，7m 深度范圍內的壓實度要求達到96%。強夯過程中需進行補土，采用推土機平整，壓路機碾壓。

按照設計要求，在B大道K0+380 臨時涵管上方覆土7 m范圍內嚴禁強夯處理。為降低強夯震動對周邊居民區、建筑物、已建管涵等的影響，在A大道K1+380～K1+580 段、B大道K0 + 360～K0+420 段強夯區域開挖減震溝。減震溝底寬1.6 m，溝深2.0 m，邊坡坡率1∶0.5。強夯處理工藝流程：施工場地標高測定→場地平整→試夯→確定強夯參數→點夯夯點放線→夯機就位→強夯夯擊→夯坑推平、標高控制→滿夯夯擊→地基檢測→驗收合格→進入一般路堤填筑。

3. 2 強夯施工質量及安全控制

1）質量控制。當夯錘即將提升到預定高度時，稍停一下，停擺之后繼續提升，直到脫鉤，夯錘下落，每次夯擊時的落錘應平穩。強夯時，夯點距離中心偏差不能大于10 cm。夯擊中，當夯坑底部不平時，及時調整墊平。雨季施工，夯坑要及時回填，避免坑內積水滲入地下影響強夯效果。當夯坑和夯擊的場地由于下雨及其他原因有積水時，及時排出積水，一般晾曬2d～3d 后進行強夯施工；必要時換土再夯，以免施打形成橡皮土。

夯坑回填及時，在完成每一夯區，及時安排推土機回填夯坑，方法是將合格填料用推土機推平，并將夯坑填平到設計要求標高，使坑內土體高于周圍土體約10 cm～20 cm，再進行滿夯一遍。嚴格進行工序間檢測、檢查驗收，只有上道工序施工質量檢查合格后，方可進入下道工序的施工。

2）施工安全措施。本強夯處理高邊坡區域，A大道主要集中在K1+455～K1 +500 拋填土處理段，挖深4.3 m～10.2 m；B大道主要集中在K0+000～K0+480 段路堤邊坡高度21.0 m～47.2 m。強夯處理過程中，邊坡區域施工安全措施如下：

a. 強夯時高邊坡坡腳嚴禁站人，并在顯眼位置設置醒目的安全警示標語標牌。b. 強夯時現場管理人員隨時巡視、檢查翻挖土體邊坡、路堤邊坡穩定性，對可能出現的開裂、崩塌、滑移、滾石等險情提前預判、提前處理。c. 設置安全通道，強夯工作面與裝運作業面相互錯開，嚴禁上、下交叉作業，邊坡上方有人工作時，邊坡下方不準有人停留或通行。d. 清理邊坡上凸出的塊石和整修邊坡時，從上而下順序進行，坡面上的松動土、石塊必須及時清除。嚴禁在危石下方作業、休息和存放機具。e. 施工中如發現拋填土體、路堤邊坡有開裂、滑移、崩塌跡象危及施工安全時，立即停止施工，撤出人員和機具，并報告監理單位和建設單位處理。待險情處理完畢后，方可再次組織機械、人員進場施工。f. 施工機械靠近路堤邊緣作業時，要求根據邊坡高度留有必要的安全距離（距離邊緣2 m 以上），并設專人指揮，指揮人員不得進入機械作業范圍內。

4 測試結果

土體受到夯擊作用的影響發生土體擾動和固結，通過現場測試的結果反映出各組土樣夯擊后的干密度比夯前密度大體均大幅度提高。隨著夯擊擊數的增加，土體的干密度越來越大，這與夯擊數增加有很大關系，因為土體固結夯擊能增加使得土體干密度迅速增加。按照設計要求，使土體達到要求的合格密度，現場強夯嚴格按照方案執行使夯擊能達到相應能級。

5 結語

強夯法應用到高路堤填筑時在短時間可以有效改善土體的性質，針對強夯法用于高填方路基填筑處理，本文從工程實踐中得出以下結論：

1）高填方路基中當深度很大時外荷載與地基土壓力在土體中的應力對土體不利，必須保證工作區路基中土的壓實度。

2）強夯法用于壓實土體時應根據初始含水率、初始干密度等土體基本情況擬定相應的夯擊擊數、夯錘直徑、夯擊能的方案。

3）本工程采用強夯進行高填方路基填筑壓實后，通過現場土體壓實度檢驗報告表示土體滿足填筑要求。

4）用強夯法施工時應該制定相應的質量控制和安全控制規程以確保工程的順利實施。

參考文獻：

[1] JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規范[S].

[2] JTG B01-2003，公路工程技術標準[S].

[3] 張慶國，畢秀麗. 強夯法加固機理與應用[M]. 濟南：山東科學技術出版社，2003：10.