蘭州新區東南片區某道路工程中強夯的應用

牟德清

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

蘭州新區東南片區某道路工程中強夯的應用

牟德清

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730050）

在進行路基設計時，現狀場地已經過初步整平，正處于自然沉降期；場地內多為黃土狀粉土層及馬蘭黃土，具濕陷性；素填土層由于回填時間較短，填方高度較大，尚未完成自重固結，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，需進行加固處理。結合上述地質特點及道路工期要求，提出采用強夯法對路基進行加固，以消除黃土濕陷性，提高路基的承載力。

場平區；路基加固處理；強夯

1 工程概況

蘭州新區東南片區地貌屬黃土丘陵地帶，以黃土梁峁與梁峁間凹地為主，總規劃用地面積約6.5 km2。按照新區用地規劃，業主單位在進行土地開發整理時已經對場地進行了初步整平，場地正處于自然沉降期。受業主委托所承接的項目為該片區二期道路工程中的次干道和支路的工程設計。在進行路基設計時，根據該場地地勘報告所述：工程所經場地內多為黃土狀粉土層及馬蘭黃土，具濕陷性；素填土層由于回填時間較短，填方高度較大，尚未完成自重固結，工程性能一般，不可直接作為路基持力層，需進行加固處理。本項目組結合上述地質特點并根據道路工期要求，提出采用強夯法對路基進行加固[1]，以消除黃土濕陷性并提高路基的承載力。

強夯前先做試驗段以確定夯錘質量、落距、夯點布置、夯擊次數及夯擊遍數等參數，以及經濟合理的施工工藝。

2 試夯的前期準備

根據工程具體情況，將試驗段選定于片區內環二路第一段K0+660～K0+800 m，全長140 m，強夯試驗段夯擊能為點夯4 000 kN·m、滿夯2 000 kN·m；環二路第二段K0+260～340 m，全長80 m，強夯試驗段夯擊能為點夯6 000 kN·m、滿夯2 000 kN·m。這兩段為全填方段，填料均取自一期土石方工程挖方區的黃土梁峁分布的黃土（④-1層馬蘭黃土），原地貌為普通農作物地區，填筑范圍內設計無涵渠、通道等構筑物，具有填筑施工時連續、完整的優勢。填筑高度為8～12 m。

試夯所需機械設備和檢測儀器配備見表1、表2。

表1 機械設備

表2 檢測儀器配備

3 施工準備

3.1 施工測量

根據現場設置的控制網，放出試驗段范圍開挖邊線及第一遍夯點位置。

3.2 技術準備

熟悉施工圖設計，理解試驗段目的，技術交底層層落實。

3.3 人員、機械設備、物資準備

所有人員全部到位，特種作業持證上崗，機械設備已檢修調試，滿足要求，物資準備充足。強夯機為HZQH3000C型、YTQH350型，錘底直徑均為2.5 m，錘重分別為20 t、30 t，單擊夯擊能量分別為4 000、6 000 kN·m（落距均按20.0 m）。

3.4 數據采集

委托檢測單位進行全程監測，并對數據進行采集。

4 施工方法

試夯施工工藝流程為：路面下挖1 m→場地整平→表層灑水→第一遍點夯→夯坑整平→第二遍點夯→夯坑整平→第三遍點夯→夯坑整平→低能量滿夯2遍→整平壓實→素土回填至灰土墊層底標高。施工工藝流程圖見圖1。

圖1 試夯施工工藝流程圖

4.1 土方開挖

根據測量人員復測結果，放出開挖邊線，根據設計要求按路面設計高程下1 m來確定場地挖填高度。根據交底資料，采用挖掘機配自卸汽車對施工現場進行開挖，開挖出土方運至指定地點傾卸。達到預定標高后，采用挖掘機、裝載機（或推土機）配光輪壓路機對場地進行整平后，布置出強夯點位，測量人員逐點測量高程后，即可進行強夯。

為保證開挖質量，現場施工人員應根據開挖進度及時通知測量人員對開挖后路段進行復測。達到預定標高后，利用挖掘機及推土機配光輪壓路機對場地進行平整，以便下一工序施工。每次場地整平前，應對場地灑水悶濕后再碾壓整平。

4.2 強夯

夯擊能4 000 kN·m夯點布置見圖2。

圖2 夯能4 000 kN·m夯點布置圖（單位：m）

根據設計要求，單點間距一般為1.5～2.5D（D為錘底直徑），在確定的試驗段區域內用白灰標出夯點位置。第一遍點夯和第二遍點夯按2D間距布設，第三遍點夯按1.707D均間距布設；滿夯為挨點錯位相切。

夯擊能6 000kN·m夯點布置見圖3。

圖3 夯能6 000 kN·m夯點布置圖（單位：m）

根據設計要求，單點間距一般為1.5～2.5D，在確定的試驗段區域內用白灰標出夯點位置，第一遍點夯和第二遍點夯按2.4D間距布設，第三遍點夯按2.049D均間距布設；滿夯為挨點錯位相切。

滿夯夯擊能2 000 kN·m夯點布置見圖4。

圖4 滿夯夯點布置圖（單位：m）

滿夯采用輕錘滿夯兩遍，每遍一擊。

夯擊步驟如下：

（1）灑水悶濕后，在場地上標出第一遍夯擊點的位置，并測量場地高程；（2）夯機就位，使夯錘對準夯點位置，測量錘頂高程；（3）將夯錘起吊到預定高度（即20 m），待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發生坑底傾斜而造成夯錘傾斜時，應及時將坑底填平；（4）每次夯擊測量錘頂高程，計算沉降量，最后兩擊沉降量平均值不大于50 mm，即進行下一夯擊點；（5）第一遍夯擊完成后用推土機整平，標出第二遍夯擊點位置，按第一遍方法進行第二遍夯擊，重復前過程直至完成第三遍夯擊；（6）第三遍夯擊完成后用推土機整平，以低夯擊能量2 000 kN·m滿夯兩遍，每遍錘擊數為一擊[2]。

由于本區域無地下水，試驗段未考慮消散期。表層土過干時（尤其在滿夯階段），應灑水悶濕后再施工。雨期施工時，要防止雨水浸泡現場，夯坑內有積水應及時排出，表層土含水量過高應晾曬后再施工。

4.3 素土回填

填筑前首先放出線路中樁和填筑邊線，每10 m釘出邊線木樁；為保證路基邊緣的壓實度，邊線應比設計線每邊寬出50 cm。

填筑土料采用挖掘機挖裝，自卸汽車運輸。

攤鋪前若基底土為干燥狀態，則對基底進行灑水處理，基底土應為濕潤狀。因本工程填土料天然含水量均較低，在卸土及攤鋪時可視天然含水量情況進行灑水濕潤，但應控制在最佳含水量的（12.9±1）%范圍內。按規定松鋪厚度進行攤鋪，填料的攤鋪采用裝載機，保證每一填層的平整度及層厚（即松鋪厚度30 cm），攤平過程中不斷用鐵鍬挖洞檢查松鋪厚度。原則上每一層填筑時均須形成2%～4%的人字形橫坡，有困難時可在基床底層逐步形成。在相鄰兩區段上下兩層填筑接頭處須錯開不小于2 m的距離。

攤鋪整平后，若松鋪厚度、平整度和含水量符合要求即開始碾壓，若含水量未達到最佳含水量的-2%，應進行表面灑水，灑水后根據天氣情況一般經過0.5～1.0 h后再開始碾壓。采用22 t凸輪和光輪振動壓路機進行碾壓。碾壓時采取從兩側向中心的順序，縱向進退式碾壓，行與行輪跡重疊0.4～0.5 m，橫向同層接頭處重疊0.4～0.5 m，相鄰兩區段縱向重疊1.0～1.5 m，以保證無漏壓、無死角，確保碾壓的均勻性。碾壓方法為：首先光輪壓路機靜壓一遍，然后用凸輪壓路機強振碾壓2～5遍，再用光輪壓路機強振碾壓一遍（可調整），最后再靜壓一遍消除輪跡。碾壓行駛速度宜為3～4 km/h，最大速度不超過4 km/h[3]。

素土回填部分壓實度需進行檢測，應滿足規范及設計要求。

4.4 夯后檢測

素土回填壓實度檢測合格后即進行夯后檢測，檢測手段采用室內土工試驗、標準灌入試驗及載荷試驗等，根據檢測數據分析論證。

5 試驗路段數據分析

5.1 夯點夯沉量

點夯夯沉量統計見表3。由表3可知：夯擊能級為4 000 kN·m、夯點擊數為7擊時，第一遍、第二遍、第三遍點夯的最后兩擊平均夯沉量分別為41、43、43 mm；夯擊能級為6 000 kN·m、夯點擊數為8擊時，第一遍、第二遍、第三遍點夯的最后兩擊平均夯沉量分別為44、43、37 mm。顯然，兩種夯擊能級的最后兩擊平均夯沉量均滿足設計要求（不大于50 mm）。

5.2 路基夯沉量

實際施工時的路基夯沉量統計見表4。

根據設計要求，強夯場地高程按路面設計線下挖1.0 m，強夯后產生的夯沉下陷深度用素土分層碾壓至灰土墊層底標高即可。當道路結構層厚度為64 cm時，夯擊能級為6 000 kN·m的平均夯沉量為87.6 cm，素土回填高度為100+87.6-64-60=63.6 cm；夯擊能級為4 000 kN·m的平均夯沉量為37.6 cm，素土回填高度為100+37.6-64-60= 13.6 cm。當道路結構層厚度為50 cm時，夯擊能級為6 000 kN·m的平均夯沉量為87.6 cm，素土回填高度為100+87.6-50-60=77.6 cm；夯擊能級為4 000 kN·m的平均夯沉量為37.6 cm，素土回填高度為100+37.6-50-60=27.6 cm。

表3 點夯夯沉量統計表

表4 路基夯沉量統計表

5.3 壓實系數

強夯試驗段施工完成，經甘肅土木工程科學研究院檢測，夯擊能級4 000 kN·m時，鉆孔取樣10 m深度內的壓實系數為81.5%，夯擊能級6 000 kN·m時，鉆孔取樣10 m深度內的壓實系數為86.0%，后者比前者提高5.5%；夯擊能級4 000 kN·m時，鉆孔取樣5 m深度內的壓實系數為81.9%，夯擊能級6 000 kN·m時，鉆孔取樣5 m深度內的壓實系數為91.4%，后者比前者提高9.5%。壓實系數統計見表5。

表5 壓實系數統計表

6 結語

（1）點夯單擊夯能6 000 kN·m，夯擊三遍，每遍夯擊次數為8擊，第一遍點夯和第二遍點夯按2.4D間距布設，第三遍點夯按2.049D均間距布設；滿夯單擊夯能2 000 kN·m，夯擊兩遍，每遍一擊，滿夯為挨點錯位相切。為確保工期目標，點夯第二遍與第三遍之間的時間間隔為2周，點夯第一遍與第二遍之間不考慮時間間隔。

（2）填料攤鋪、整平前，使填料含水量保持在最佳含水量的-1%～1%，素土回填松鋪厚度按30 cm。碾壓方法為：首先光輪壓路機靜壓一遍，然后用凸輪壓路機強振碾壓2～5遍，再用光輪壓路機強振碾壓一遍（可調整），最后再靜壓一遍消除輪跡。

[1]CJJ 194—2013,城市道路路基設計規范[S].

[2]GB 50025—2004,濕陷性黃土地區建筑規范[S].

[3]GTJ F10—2006,公路路基施工技術規范[S].

U416.1+1

B

1009-7716（2017）09-0060-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.018

2017-06-13

牟德清(1981-)，男，甘肅臨洮人，工程師，從事城市道路設計工作。