高填方路基重錘夯擊實踐分析

劉國紅

(陽泉市工程建設監(jiān)理中心，山西 陽泉 045000)

陽泉市廣陽路(平定縣西外環(huán)路二期)建設工程起點為平定縣城西外環(huán)路K1 +370.000，由南向北，終點至陽泉市南外環(huán)路K6 +284.525，全長4 914.525 m。廣陽路采用城市主干路Ⅱ級標準，計算行車速度為40 km/h。路線控制紅線寬度60 m，行車道寬2×15 m 八車道。項目沿線主要為中低山區(qū)、低洼農田和自然溝壑地形，最高點位于K4 +163 處，海拔820.024 m，最低點位于K6 +260.00 海拔668.908 m，沿線多為黃土覆蓋，山谷兩側，有基巖外露，植被稀疏，屬于構造剝蝕地貌。沿線有兩處高填方地段，K4+657.00～K4 +833.50 和K5 +380.00～K5 +640.00 處，K4 +722.65 處深度21 m，K5 +560.00 處深度18 m。全線填料來源均為挖方地段調配并全部利用。較有代表性的挖方地段土(石)質情況分布為，表層1 m～2 m 范圍內分布有雜填土、低液限粉土、低液限粘土、殘積土。下層為石炭系泥巖及砂巖。本工程高填方占全線填方工程量90%以上，高填方是整個工程質量控制的重中之重。廣陽路是市區(qū)與縣城的一條主干道路，最大限度的減小工后沉降，是擺在各參建單位面前的最大課題。路基沉降導致路面破壞，是公路在建設和使用過程中最常見的病害之一，高填方路基工后沉降極易發(fā)生。工后沉降速度緩慢、延續(xù)時間長，甚至在通車兩年以后還在下沉，使得路面養(yǎng)護難度增大，每年下沉每年處理，有的單位采用鉆孔注漿的辦法進行處理，不但費用高，且得中斷交通，對濕陷性黃土效果不佳。填方路基的實踐證明，對于高填方路基來說，如果采用通常的壓實機具和壓實標準，路基工后沉降無法避免，而且重錘施工常用于軟地基處理，在本次高填方路基施工實踐中，使用重錘的沖擊能，顯著提高路基承載力，增加土體密實度，減小路基工后沉降積累了成功經驗。

1 壓實標準的確定

1.1 土質條件

全線挖方地段的開挖土全部回填利用，施工時清除表層雜填土和腐殖土后進行。

1.2 當前的壓實標準

常見的壓實標準為壓實度和沉降差兩種控制方法，壓實度常用于土質填料路基的壓實檢測控制，顆粒粒徑和含量均勻級配的集料，路面結構層也常采用壓實度控制。沉降差多用于石質填方路基的壓實檢測和控制。

1.3 壓實標準的確定

根據廣陽路的填料情況，開挖出的填料均為不同粒徑的塊狀粒料，為強～中風化泥巖和砂巖。經過機械開挖和倒運，破碎粉狀化，表觀可視為土石雜填料。同時由于地質條件限制，無法準確界定和分離土、石填料。只對塊狀泥巖和砂巖作了飽水強度試驗。如果采用壓實度法控制，存在幾大問題:1)由于石質顆粒間隙較大，導致傳統灌砂法測量體積不準確，從而影響測點的壓實度值。2)隨著測點的不同，測量結果存在較大的差異性不能反映路基真實的壓實情況。而且對于高填方路基來說，最大隱患就是工后沉降，采用沉降差法控制，較能直觀、準確、靈活的反映路基壓實狀態(tài)。

根據JTJ 033—95 公路路基施工規(guī)范7.1.1～7.9.5 要求，建設單位、監(jiān)理單位和施工單位共同參與，在K1 +980～K2 +080 段作了試驗段，填料塊狀石質含量為80%，要求路堤最大壓實層厚50 cm，下路床最大壓實層厚為40 cm，上路床最大壓實層厚為30 cm。因試驗段標高位于下路堤，試驗段壓實層厚確定為50 cm。最大粒徑均不超過層厚的2/3。

鋪筑時，先用160 推土機粗平，再用BM225-3 型振動壓路機靜壓一遍，再用GR180 型平地機精平。然后按順路方向呈梅花形均勻布置10 個鋼球，然后用BW225-3 型振動壓路機振壓，測量人員跟蹤測量，以同上一次測量數據之差在5 mm 范圍內為止，最后用3Y21-24 型收面壓光。經取樣試驗和現場測定10 個點的壓實度進行對比，最小壓實度為93.65%，最高為96.09%，符合規(guī)范要求。試驗數據見表1。

2 重錘夯擊設備選型與施工

根據設計文件要求，路基填筑深度大于6 m 的區(qū)域，要求重夯加固處理路基以保證路基質量要求，為此確定重夯設備參數和施工技術要求。

2.1 參數確定

在重錘的能級的選擇上，項目部參考JGJ 79—2002 建筑地基處理技術規(guī)范中強夯法的有效加固深度的估值和強夯法創(chuàng)始人梅那提出了如下公式:

其中，M 為夯錘重，t;h 為落距，m。

綜合考慮重錘施工現場與周邊民房距離，經過計算，采用能量級小、錘擊數多、沉降差小的原則，綜合確定為500 kN·m，夯錘重50 kN，提升高度為10 m。高填方路基按正常分層碾壓，每層500 mm，4 層全面重錘夯擊一次，即1 次/2 m。通過試驗確定重錘參數如下:錘底直徑1.2 m～1.3 m，擊數4 擊～6 擊，并保證最后兩擊沉降差不大于20 mm，安排專人監(jiān)督擊數，施工中定期或不定期進行沉降差抽檢。

施工設備:主機為W1001 型15 t 履帶吊2 臺，夯錘重4.98 t 2 個。

2.2 重錘夯擊施工

測量放線，提前確定錘擊點位，白灰撒出點位方格線，設備就位，監(jiān)理驗收后開始夯擊。起重機就位后使夯錘對準夯點，起吊到規(guī)定高度后放松鋼絲繩使重錘自然下落，反復起落，達到試驗確定的錘擊數。起重機后退，到達下一個夯擊點位，保證重錘落點與前一夯點相切。重錘施工試驗段沉降觀察記錄見表1。

表1 重錘施工試驗段沉降觀察記錄

2.3 重錘夯擊對地下構筑物的影響

重錘夯點與填方邊坡保留1 m 寬度，按照4 m 的距離考慮重錘影響廣度，因此距離涵洞、擋墻、地下管網等構造物縱深應大于4 m，見圖1。

2.4 填挖結合部位

填挖結合部位是路基最易發(fā)生問題的部位，現場采取縮小夯擊層的方法，由1 次/2 m 改為1 次/1 m。即正常開挖臺階，正常碾壓外，每填至1 m 高度，重夯一次，填挖結合部平臺寬度保證3 個夯位的寬度。

圖1 重錘夯擊示意圖

3 工后沉降觀測

表2 323 d 累計沉降觀測值 mm

竣工1 周后，開始工后沉降觀測，表2 反映出，由于高填方路基采用重錘處理，竣工初期，也就是荷載作用初期，主要是受基底沉降和荷載共同作用，壓縮變形速率較大。隨著作用時間的延長，壓縮變形已經完成，主要進行固結沉降，變化趨于緩慢。由于施工時經過重錘處理，初始沉降在施工期間已經基本完成，竣工后，運營階段的沉降大部分為次壓縮沉降，其值小而且速率緩慢。實質上，我們真正關心的是竣工后運營階段的沉降變形，它直接影響路基、路面的穩(wěn)定。竣工近1年，路面總沉降最大為68 mm，約為填土總高度的3.2‰，未對路面質量、外觀及其他附屬工程產生不良影響，行車舒適性也未受影響，取得了較好的預期效果。

4 結論與建議

1)規(guī)范規(guī)定的填土路基區(qū)域壓實度要求，主要依據車輛荷載對路面以下一定范圍內持力層受力而定。但對于高填方路基，影響路基沉降變形的主要因素是填土本身，它既是承重結構，又是主要荷載。對高填方路基的檢測驗收數據表明，經過重錘技術處理的高填方路基，填料密度得到顯著提高，加快了土體初始沉降和固結沉降，對減少后期路面沉降，保證路基穩(wěn)定十分關鍵。所有高填方地段的路基彎沉值全部一次性檢測合格。

2)重錘施工速度通常較慢，單臺重錘設備每臺班夯擊面積一般在600 m2～800 m2，因此，應開辟足量的工作面，以保證填方施工與重錘施工有序銜接，交替進行，以提高施工效率。相反，適當延長施工周期，有利于固結沉降的基本完成，本工程實際施工工期是同規(guī)模道路工期2 倍。

3)地質情況不良時，尤其是位于山體上部的挖方路段，也可以采取對道路基層進行重錘處理，效果顯著。

4)廣陽路2012年9月25日竣工通車后，截止目前未見明顯病害，實踐證明此施工工藝基本滿足要求，值得借鑒。