強夯法在某核電道路拋石填筑路基處理中的應用

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摘要：根據工程地質條件和工程實際，采用強夯法對北線道路二標段拋石填筑路基進行處理，設備簡單，施工方便，經濟易行。通過路基荷載試驗、鉆芯檢測和沉降觀測，結果證實，強夯法處理該路基后，道路承載力及沉降控制達到設計要求，處理效果良好。

關鍵詞：道路；強夯法；動力固結；路基

1、前言

強夯法是一種動力固結方法，是將重的夯錘提升到一個設定的高度讓其自由落下，對地基產生沖擊和振動作用，使地基土的強度提高，壓縮性減小。強夯法設備簡單，適用范圍廣泛，可用于填土、失陷性黃土、粘土、砂礫、碎石等各種土質，具有速度快、效果顯著和節省投資等優點，是一種比較理想的地基處理方式。

2、強夯法加固機理

采用強夯法加固土體，對于非飽和土是基于動力壓密的概念，即用沖擊型動力荷載，使土體中的空隙體積減小，土體變得更為密實，從而提高其強度。對于飽和土，在巨大夯擊能的作用下，土中產生很大的應力波，破壞了土體原有的結構，使土體局部發生液化并產生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結，由于軟土的觸變性，強度得到提高。此外處理飽和土中，往往在其上拋填土石后再強夯，這樣處理的類似于采用振沖法等形成的碎石樁復合地基。

3、強夯法在北線道路二標段拋石填筑路基中的應用

3.1工程概況

北線道路工程Ⅱ標段（K2+500～K7+300）除了部分路基落于沙灘和露巖的灘涂外，其余路基均落在海灘上，海灘表層覆蓋層為1～6米深的淤泥或淤泥質軟土，且位于常水位以下，下臥層為全分化至中分化的花崗巖基層。設計上采用了拋填塊石加強夯處理的路基處理方式，處理的目的是：消除或減少地基的沉降與不均勻沉降，使路基達到穩定、密實、均勻，并滿足路基承載力特征值≥150kPa。

3.2試夯區強夯技術參數的確認

3.2.1試夯區的選擇

K2+500～K2+530區域在試夯前已完成拋填塊石，拋填后標高為2.5米，拋填后已歷時一個月，沉降已初步穩定，選擇該區域進行試夯，并將試夯區域分為兩塊，K2+500～K2+530右幅為試夯I區，K2+500～K2+530左幅為試夯Ⅱ區，通過比選找出切合場地地質條件的強夯施工參數。

3.2.2試夯I區施工參數及施工工藝

試夯I區點夯施工參數為：（1）單擊夯擊能：2000kN·m及3000kN·m；（2）夯點間距：5m×5m正三角形；（3）擊數：2000kN·m點夯5擊，3000kN·m點夯施工至收錘標準；（4）收錘標準：①3000kN·m最后兩擊平均夯沉量≤80mm。②夯坑周圍地面不應發生過大隆起。

試夯I區滿夯施工參數為：（1）單擊夯擊能：1000kN·m；（2）夯點搭接面積30%；（3）擊數：1擊。

試夯I區點夯及滿夯的的平面布置圖：

3.2.3試夯Ⅱ區施工參數及施工工藝

試夯Ⅱ區點夯施工參數為：（1）單擊夯擊能：3000kN·m；（2）夯點間距：5m×5m正三角形；（3）擊數：點夯施工至收錘標準；（4）收錘標準：①最后兩擊平均夯沉量≤80mm；②夯坑周圍地面不應發生過大隆起。

試夯Ⅱ區滿夯施工參數為：（1）單擊夯擊能：1000kN·m；（2）夯點搭接面積30%；（3）擊數：1擊。

試夯Ⅱ區點夯及滿夯的的平面布置圖：

3.2.4試夯I區及Ⅱ區施工情況對比

試夯I區試夯Ⅱ區

第一遍（點夯）夯點數量2421

能級2000kN·m3000kN·m

3000kN·m

擊數5擊9～11擊

7～9擊

夯坑深度0.38～0.70m0.92～1.44m

0.98～1.43m

夯坑口部直徑3.0m3.0m

第二遍（滿夯）能級1000kN·m1000kN·m

擊數1擊1擊

夯點間距搭接30%錘徑搭接30%錘徑

面積623 m2623 m2

3.2.5試夯質量檢測

強夯施工后，分別對試夯區進行了平板載荷試驗檢測，載荷板面積為1m×1m，通過檢測，試夯I區及試夯II區路基經強夯處理后承載力均大于150KPa。

3.2.6試夯分析

試夯I區共計24個點夯夯點，試夯試夯Ⅱ區共計21個點夯夯點，通過統計每個夯點的夯沉量與達到收錘要求的夯擊次數的關系曲線，試夯I區夯擊次數為2000kN·m 5擊，3000kN·m 7～9擊，試夯Ⅱ區夯擊次數為9～11擊。試夯I區與試夯Ⅱ區各夯點的夯擊次數與夯沉量的關系曲線如下圖，試夯I區對應左圖，試夯Ⅱ區對應右圖。

經對比分析，試夯I區及試夯Ⅱ區夯點布置間距合理，施工技術參數及施工工藝合理，夯后承載力及有效加固深度滿足設計要求，關于有效加固深度，后期通過7個鉆孔得到證實。但由于試夯I區點夯先采取2000 kN·m能級夯擊5擊后推平夯坑，重新布點之后采取3000 kN·m能級施工，能量浪費，且導致中間增加改變夯能及推平夯坑工序，增加了施工難度、施工時間及施工成本，若直接采用試夯Ⅱ區的參數，采取3000 kN·m能級施工，整個場地一個夯擊能量，易于夯點的布置，不會產生漏錘，加快了施工進度，且處理效果理想。

3.3強夯施工參數的選擇

北線道路拋填塊石路基強夯處理技術參數選取試夯Ⅱ區技術參數，強夯分兩遍施工，第一遍點夯至收錘標準，場地推平后，進行第二遍滿夯施工，最后場地推平，進行填石路基的施工。強夯時，當發生夯坑過深（大于1m）或周邊隆起過大而沒有達到收錘標準時，對夯坑回填碎石土，繼續夯擊直至滿足收錘標準。

3.4強夯質量檢測及沉降觀測結果

全標段強夯施工結束后，采取兩種方式結合的質量檢測，其一是采用平板荷載試驗，按照3000m2/點檢測地基承載力，載荷板面積取1m×1m，經檢測處理后路基承載力特征值均大于150kpa。其二是強夯完成后，全線布置7個鉆孔檢測夯后土層分布并判定強夯加固有效深度，鉆孔的結果顯示，原1-6米厚的淤泥及淤泥質軟土，經拋填塊石及強夯處理后，變成了厚度為1.5米以下的淤泥質粘土，其中大部分路段淤泥質粘土厚度小于1.0米，檢測強夯有效加固深度及承載力滿足設計要求。

路基填筑完成三個月后，連續進行了兩個月的沉降觀測，兩個月內累計沉降量最大1.80mm，最小1.10mm，累計水平位移最大3.68mm，最小1.09mm，均小于設計要求的“路堤中心沉降量每月不超過5mm，水平位移每月不超過10mm”穩定要求。

4、結論

在面對軟土地基的施工中，采用拋填塊石至一定標高工作面，再采用強夯法對軟土地基進行處理可消除路基土的液化，可提高路基承載力，加固效果顯著，是一種行之有效的路基處理方法。強夯法對填料粒徑沒有嚴格的限制要求，骨料粒徑可達到50厘米以上，此外強夯法施工可以加快工程整體的施工進度，大幅縮短施工工期，能夠帶來巨大的工程效益。當然強夯法施工也有其不足之處，比如有效處理深度，一般而言超過10米時，使用該法就會收到限制，另外強夯的自身設備較為笨重，對于復雜地形，施工機械難以進場。因此選擇強夯法施工時，要綜合分析，既做到技術合理，又做到經濟適用。

參考文獻：

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