強(qiáng)夯筑柱處理高填方軟基施工技術(shù)

李鑫

摘 要：本文通過對(duì)國道312線都江堰-汶川高速公路C合同段強(qiáng)夯筑柱處理高填方軟基，概述了強(qiáng)夯筑柱地基處理的原理及不足之處，同時(shí)敘述了強(qiáng)夯筑柱處理地基的施工技術(shù)、過程控制、注意事項(xiàng)以及實(shí)施情況，可供以后類似強(qiáng)夯筑柱施工參考。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯筑柱 處理 高填方 軟基

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（b）-0065-02

強(qiáng)夯法加固地基是20世紀(jì)60年代末由法國梅納技術(shù)研究所創(chuàng)用的，由于它具有投入設(shè)備簡單、施工速度快、使用范圍廣、節(jié)約“三材”、經(jīng)濟(jì)易行、效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，很快受到世界各國工程界的重視，并得以迅速推廣。1978年，我國首次在天津進(jìn)行的強(qiáng)夯法試驗(yàn)研究，揭開了我國應(yīng)用強(qiáng)夯法處理地基新的一頁。強(qiáng)夯法，顧名思義，就是利用強(qiáng)夯夯擊能的影響迫使地基中孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力，使地基土重新排列，從而提高地基承載力。根據(jù)以往研究成果提出有效加固深度的修正式為：D=K（WH/10），其中D為有效加固深度（m）；W為錘重（kN）；H為落距（m）；K為修正系數(shù)，其變動(dòng)范圍一般為0.5～0.8，比如軟土取值0.5，黃土取值0.34～0.5。運(yùn)用強(qiáng)夯法加固地基，一定要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基條件和工程的使用要求，正確選用各個(gè)強(qiáng)夯參數(shù)，才能達(dá)到有效而經(jīng)濟(jì)的目的。

1 工程概況、地質(zhì)情況及特點(diǎn)

四川省都（江堰）至汶（川）高速公路穿越川西平原C合同段K12+725～K12+995段高填方路基橫切沖溝，路線中心最大填筑高度為33.08m，共長270m。沖溝屬季節(jié)性流水，河床坡度小，為9.21m3/s，自然邊坡穩(wěn)定性好，基巖埋深較深，上覆土層主要為第四系殘坡積及冰水堆積，路堤沉降量過大，不能滿足路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求。地基處理采取清除表土，鋪0.6m片石墊層后按強(qiáng)夯筑柱方式進(jìn)行加固處理。

2 施工工藝

2.1 施工參數(shù)

該合同段強(qiáng)夯筑柱施工中設(shè)計(jì)錘重50kN，直徑1.2m，最大提升高度為12.0m，強(qiáng)夯機(jī)為起重能力大于150kN的復(fù)纜起重機(jī)，夯柱長5m（樁柱實(shí)際長度按累計(jì)夯沉量的75%計(jì)），直徑1.5m，間距3.5m，等邊三角形布置。

2.2 施工原理

利用強(qiáng)夯機(jī)的夯擊能夯坑成樁，達(dá)到“夯柱擠淤換填、地基土重新排列形成硬殼”，從而達(dá)到地基加固的效果。

3 強(qiáng)夯筑柱施工

3.1 場(chǎng)地平整

清除表土、平整場(chǎng)地并壓實(shí)，對(duì)于斜坡部位應(yīng)開挖2～3m臺(tái)階，以保證強(qiáng)夯機(jī)行走及地基加固。

3.2 施工準(zhǔn)備

施工前在強(qiáng)夯范圍內(nèi)采用輕型動(dòng)力觸探（N10）進(jìn)行地基力學(xué)指標(biāo)復(fù)測(cè)，取得強(qiáng)夯前的力學(xué)指標(biāo)，并做好詳細(xì)記錄。按照設(shè)計(jì)斷面在線路左、中、右設(shè)復(fù)查點(diǎn)（如需處理范圍左、右寬度較大時(shí)，則每隔30m設(shè)一個(gè)復(fù)查點(diǎn)）。強(qiáng)夯筑柱施工前，繪制夯點(diǎn)編號(hào)圖，比例尺為（1/200～1/400）。

編制施工作業(yè)指導(dǎo)書、施工組織設(shè)計(jì)，做好技術(shù)交底，測(cè)出周圍建筑物距處理部位的距離，并設(shè)置相應(yīng)的減震溝。

3.2.1 排水

使原溝槽水流由陪溝流到路基外側(cè)原有的溝槽。在強(qiáng)夯筑柱處理范圍內(nèi)，每隔15m開挖一道縱、橫向片石排水溝，設(shè)計(jì)縱橫向片石排水溝尺寸為寬1.0m×深1.0m?？v橫排水溝溝底縱坡不小于1%并與原有排水溝槽連通，保證施工期間排水順暢，并用片石及時(shí)回填。

3.2.2 鋪片石墊層

在強(qiáng)夯處治范圍內(nèi)鋪填60cm厚片石墊層，鋪設(shè)的片石不得有架空和空隙大等現(xiàn)象，避免因墊層密實(shí)度不夠造成陷車、陷錘。

3.2.3 布點(diǎn)、分區(qū)、定出試驗(yàn)段

采用儀器或工具按樁間距3.5m、等邊三角形布置、樁直徑1.5m定出所有夯點(diǎn)，用白灰或小木樁在夯點(diǎn)中心處做出標(biāo)記，并測(cè)量點(diǎn)位地面高程。

地基處理范圍較大時(shí)，為了便于施工控制，根據(jù)實(shí)際地形劃分為若干個(gè)強(qiáng)夯筑柱作業(yè)區(qū)域。

根據(jù)動(dòng)力觸探取得的力學(xué)指標(biāo)，在具有代表性的部位劃出20m×20m=400m2的范圍作為試驗(yàn)段，共48個(gè)夯點(diǎn)。通過試夯確定每遍夯擊的落錘高度、單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、夯擊間歇時(shí)間。

3.2.4 試驗(yàn)段強(qiáng)夯筑柱施工

強(qiáng)夯機(jī)就位使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯擊點(diǎn)誤差控制在10cm以內(nèi)。試夯時(shí)，落錘高度采用1/3、1/2、2/3到全落高漸次進(jìn)行（每一落高試夯3～5個(gè)夯點(diǎn)），適當(dāng)落錘的落高和每遍單點(diǎn)夯擊次數(shù)的確定依據(jù)是：（1）不出現(xiàn)單點(diǎn)夯坑深度過大、產(chǎn)生陷錘、造成起錘困難。（2）不出現(xiàn)單點(diǎn)多擊后，夯坑周邊地面隆起高度大于7cm。（3）單遍夯深不大于70cm。（4）第一遍夯擊時(shí)，首次單擊夯坑深度不大于1/3夯坑深度。

每遍夯擊之間的間歇時(shí)間確定：采用輕型動(dòng)力觸探（N10）及標(biāo)貫抽檢1%～3%夯點(diǎn)間地基土容許承載力，每一遍夯擊后其承載力恢復(fù)到不低于原地基土承載力所需要的時(shí)間即為恰當(dāng)?shù)拈g歇時(shí)間。為了更好地總結(jié)強(qiáng)夯筑柱參數(shù)，試驗(yàn)段采用輕型動(dòng)力觸探（N10）及標(biāo)貫抽檢10%夯點(diǎn)（共5個(gè)）間地基土容許承載力，并采用重型動(dòng)力觸探（N120）及標(biāo)貫抽檢10%夯柱樁底承載力（共5個(gè)）。

夯擊遍數(shù)的確定：滿足設(shè)計(jì)樁長的遍數(shù)或夯坑體積隨夯擊次數(shù)增加的增長率低于夯坑周圍地面的隆起體積增長率且夯坑周圍地面隆起高度不大于7cm所對(duì)應(yīng)的遍數(shù)，或設(shè)計(jì)落高條件下單點(diǎn)最后兩擊夯深均不大于3cm且后一擊夯深小于前一擊夯深，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的遍數(shù)。設(shè)計(jì)樁長5m，確定需夯10遍，第一遍夯深不超過0.6m，其余7遍每遍夯深不超過0.7m。

4 強(qiáng)夯筑柱施工過程控制

（1）取得原地面的地基承載力：根據(jù)地基承載力確定試驗(yàn)段的位置，為大面積強(qiáng)夯的順利進(jìn)行做好準(zhǔn)備。

（2）試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)取樣：掌握土壤類別、含水量、塑性狀態(tài)、承載能力、抗剪指標(biāo)、壓縮指標(biāo)等值，用以檢測(cè)強(qiáng)夯筑柱夯擊能影響深度。endprint

（3）確定強(qiáng)夯材料的取料場(chǎng)地、質(zhì)量、數(shù)量：應(yīng)充分利用挖方路段開挖的巖石，并二次破碎，確保料源充足。

（4）檢測(cè)縱橫排水溝的開挖尺寸、坡度，確保排水溝暢通，嚴(yán)禁排水溝積水。

（5）片石墊層厚度、壓實(shí)度、強(qiáng)度控制：鋪墊厚度不小于設(shè)計(jì)值，片碎石抗壓強(qiáng)度≥25MPa，鋪設(shè)的片（碎）石不得有架空及孔隙大現(xiàn)象，避免造成陷車、陷錘。墊層鋪設(shè)后隨機(jī)抽取其厚度及密實(shí)度。

（6）復(fù)核強(qiáng)夯筑柱范圍、夯點(diǎn)數(shù)量，繪制強(qiáng)夯筑柱夯點(diǎn)布置平面圖并編號(hào)，編制強(qiáng)夯筑柱施工方案、施工作業(yè)指導(dǎo)書，做好技術(shù)交底工作。

（7）現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)：根據(jù)強(qiáng)夯筑柱夯點(diǎn)布置平面圖現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)，并測(cè)量每個(gè)夯點(diǎn)的地面高程。

（8）試驗(yàn)段施工：根據(jù)設(shè)計(jì)要求取得每遍夯擊的落錘高度、單點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、夯擊間歇時(shí)間。試驗(yàn)段施工所取得的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)于大面積強(qiáng)夯筑柱施工至關(guān)重要。

（9）試驗(yàn)段總結(jié)：根據(jù)試驗(yàn)段取得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及成果，編寫強(qiáng)夯筑柱每遍技術(shù)總結(jié)，并請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、專監(jiān)、設(shè)計(jì)代表等簽字確認(rèn)。

5 強(qiáng)夯筑柱質(zhì)量檢驗(yàn)

（1）強(qiáng)夯筑柱施工完畢后，我們請(qǐng)核工業(yè)西南工程勘察設(shè)計(jì)院檢測(cè)中心對(duì)C合同段強(qiáng)夯筑柱進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)強(qiáng)夯夯柱的成樁長度、樁體的承載力、樁下土承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）強(qiáng)夯筑柱每遍施工完畢并檢測(cè)合格后，編寫每遍強(qiáng)夯筑柱技術(shù)總結(jié)、強(qiáng)夯筑柱總體技術(shù)總結(jié)，要求監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、業(yè)主簽字確認(rèn)。

（3）請(qǐng)業(yè)主、設(shè)計(jì)院、中心試驗(yàn)室、監(jiān)理部及施工單位現(xiàn)場(chǎng)確定夯點(diǎn)數(shù)量，檢測(cè)強(qiáng)夯筑柱最后兩擊夯深不大于3cm，并現(xiàn)場(chǎng)簽字確認(rèn)。

（4）抽取3%的夯點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)開挖，測(cè)量夯柱成樁深度、長寬尺寸，并計(jì)算夯柱工程數(shù)量，單個(gè)夯點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)開挖工程量不小于設(shè)計(jì)夯點(diǎn)工程量。

6 強(qiáng)夯筑柱施工注意事項(xiàng)

（1）強(qiáng)夯必須從路基中線向兩側(cè)逐次推進(jìn)，或自坡腳向坡谷推進(jìn)，切不可自周邊向中心逐次推進(jìn)。

（2）夯坑形成后應(yīng)立即報(bào)檢驗(yàn)坑，及時(shí)進(jìn)行坑基回填，避免雨水浸泡夯坑?；靥钜愿哂谥苓叺孛?0cm為準(zhǔn)，且材質(zhì)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的片（碎）石，并用白灰或紅色塑料袋在中心處做好標(biāo)識(shí)，避免夯柱偏離。

（3）夯擊時(shí)由于有石塊飛出，除夯機(jī)司機(jī)外現(xiàn)場(chǎng)所有工作人員必須戴安全帽并站在安全距離之外，起重機(jī)臂旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人。

（4）必須保證施工期間場(chǎng)地排水系統(tǒng)完好，及時(shí)排走大氣降雨和強(qiáng)夯擠出的地下水及夯坑中的積水。

（5）局部地區(qū)吊車輪跡下陷過深時(shí)，應(yīng)檢查是地基土過軟，還是墊層厚度不足，或是墊層密實(shí)度過低，并應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施，避免發(fā)生陷車事故。

（6）強(qiáng)夯筑柱施工應(yīng)在旱季進(jìn)行。

（7）強(qiáng)夯的沖擊波及噪聲較大，最好在白天施工，避免擾民。在距離建筑物或構(gòu)筑物小于50m范圍應(yīng)開挖1.0m×1.5m的減震溝，避免建筑物或構(gòu)筑物變形、開裂。

（8）定時(shí)檢查緊固件、扣鎖件和結(jié)扎件，保證其牢固，嚴(yán)防落件傷人。由專人負(fù)責(zé)電氣設(shè)備、供電線路、配電盤的控制管理。

7 結(jié)語

強(qiáng)夯筑柱作為一項(xiàng)新的施工工藝，在勘測(cè)設(shè)計(jì)過程中必須充分掌握強(qiáng)夯范圍地基土土壤類別、含水量、塑性狀態(tài)、承載能力、抗剪指標(biāo)、壓縮指標(biāo)等值。根據(jù)所掌握的土壤物理性質(zhì)選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)：夯錘重量、提升高度（也就是最佳夯擊能）、夯柱長度、修正系數(shù)等，這樣才能達(dá)到預(yù)計(jì)的效果。

強(qiáng)夯筑柱施工難點(diǎn)：由于強(qiáng)夯筑柱受地質(zhì)條件影響較大，夯擊時(shí)夯柱向四周擴(kuò)散，最后形成一個(gè)強(qiáng)夯固結(jié)層，固結(jié)層厚度一般為設(shè)計(jì)樁長的3/5～4/5，很難確保設(shè)計(jì)樁長。強(qiáng)夯筑柱樁長設(shè)計(jì)可采用先預(yù)夯成孔，再回填所用材料，然后強(qiáng)夯成柱。強(qiáng)夯筑柱檢測(cè)方法不太成熟，所用方法有探井或鉆孔取原狀土、靜力觸探、標(biāo)貫、動(dòng)力觸探、旁壓試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)，目前一般所用方法為前四種，均很難準(zhǔn)確地體現(xiàn)強(qiáng)夯筑柱施工結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜軍.強(qiáng)夯在高填方路基上的應(yīng)用及強(qiáng)夯施工[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2009（25）：30-31.

[2] 李占國.強(qiáng)夯加固在山區(qū)高速公路半填半挖高填方路基中的應(yīng)用[J].科技資訊，2006（21）：28-34.

[3] 季海莉.強(qiáng)夯施工技術(shù)及其在高填方路基上的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2005（2）：115-117.endprint