強夯筑柱處理高填方軟基施工技術

李鑫

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

關鍵詞：強夯筑柱 處理 高填方 軟基

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0065-02

強夯法加固地基是20世紀60年代末由法國梅納技術研究所創用的，由于它具有投入設備簡單、施工速度快、使用范圍廣、節約“三材”、經濟易行、效果顯著等優點，很快受到世界各國工程界的重視，并得以迅速推廣。1978年，我國首次在天津進行的強夯法試驗研究，揭開了我國應用強夯法處理地基新的一頁。強夯法，顧名思義，就是利用強夯夯擊能的影響迫使地基中孔隙水壓力達到土的自重壓力，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，其變動范圍一般為0.5～0.8，比如軟土取值0.5，黃土取值0.34～0.5。運用強夯法加固地基，一定要根據現場地基條件和工程的使用要求，正確選用各個強夯參數，才能達到有效而經濟的目的。

1 工程概況、地質情況及特點

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。沖溝屬季節性流水，河床坡度小，為9.21m3/s，自然邊坡穩定性好，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，不能滿足路基設計規范要求。地基處理采取清除表土，鋪0.6m片石墊層后按強夯筑柱方式進行加固處理。

2 施工工藝

2.1 施工參數

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

2.2 施工原理

利用強夯機的夯擊能夯坑成樁，達到“夯柱擠淤換填、地基土重新排列形成硬殼”，從而達到地基加固的效果。

3 強夯筑柱施工

3.1 場地平整

清除表土、平整場地并壓實，對于斜坡部位應開挖2～3m臺階，以保證強夯機行走及地基加固。

3.2 施工準備

施工前在強夯范圍內采用輕型動力觸探（N10）進行地基力學指標復測，取得強夯前的力學指標，并做好詳細記錄。按照設計斷面在線路左、中、右設復查點（如需處理范圍左、右寬度較大時，則每隔30m設一個復查點）。強夯筑柱施工前，繪制夯點編號圖，比例尺為（1/200～1/400）。

編制施工作業指導書、施工組織設計，做好技術交底，測出周圍建筑物距處理部位的距離，并設置相應的減震溝。

3.2.1 排水

使原溝槽水流由陪溝流到路基外側原有的溝槽。在強夯筑柱處理范圍內，每隔15m開挖一道縱、橫向片石排水溝，設計縱橫向片石排水溝尺寸為寬1.0m×深1.0m。縱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，并用片石及時回填。

3.2.2 鋪片石墊層

在強夯處治范圍內鋪填60cm厚片石墊層，鋪設的片石不得有架空和空隙大等現象，避免因墊層密實度不夠造成陷車、陷錘。

3.2.3 布點、分區、定出試驗段

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，用白灰或小木樁在夯點中心處做出標記，并測量點位地面高程。

地基處理范圍較大時，為了便于施工控制，根據實際地形劃分為若干個強夯筑柱作業區域。

根據動力觸探取得的力學指標，在具有代表性的部位劃出20m×20m=400m2的范圍作為試驗段，共48個夯點。通過試夯確定每遍夯擊的落錘高度、單點夯擊次數、夯擊遍數、夯擊間歇時間。

3.2.4 試驗段強夯筑柱施工

強夯機就位使夯錘對準夯擊點，夯錘對準夯擊點誤差控制在10cm以內。試夯時，落錘高度采用1/3、1/2、2/3到全落高漸次進行（每一落高試夯3～5個夯點），適當落錘的落高和每遍單點夯擊次數的確定依據是：（1）不出現單點夯坑深度過大、產生陷錘、造成起錘困難。（2）不出現單點多擊后，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，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間確定：采用輕型動力觸探（N10）及標貫抽檢1%～3%夯點間地基土容許承載力，每一遍夯擊后其承載力恢復到不低于原地基土承載力所需要的時間即為恰當的間歇時間。為了更好地總結強夯筑柱參數，試驗段采用輕型動力觸探（N10）及標貫抽檢10%夯點（共5個）間地基土容許承載力，并采用重型動力觸探（N120）及標貫抽檢10%夯柱樁底承載力（共5個）。

夯擊遍數的確定：滿足設計樁長的遍數或夯坑體積隨夯擊次數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所對應的遍數，或設計落高條件下單點最后兩擊夯深均不大于3cm且后一擊夯深小于前一擊夯深，此時所對應的遍數。設計樁長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 強夯筑柱施工過程控制

（1）取得原地面的地基承載力：根據地基承載力確定試驗段的位置，為大面積強夯的順利進行做好準備。

（2）試驗室現場取樣：掌握土壤類別、含水量、塑性狀態、承載能力、抗剪指標、壓縮指標等值，用以檢測強夯筑柱夯擊能影響深度。endprint

（3）確定強夯材料的取料場地、質量、數量：應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）檢測縱橫排水溝的開挖尺寸、坡度，確保排水溝暢通，嚴禁排水溝積水。

（5）片石墊層厚度、壓實度、強度控制：鋪墊厚度不小于設計值，片碎石抗壓強度≥25MPa，鋪設的片（碎）石不得有架空及孔隙大現象，避免造成陷車、陷錘。墊層鋪設后隨機抽取其厚度及密實度。

（6）復核強夯筑柱范圍、夯點數量，繪制強夯筑柱夯點布置平面圖并編號，編制強夯筑柱施工方案、施工作業指導書，做好技術交底工作。

（7）現場布點：根據強夯筑柱夯點布置平面圖現場布點，并測量每個夯點的地面高程。

（8）試驗段施工：根據設計要求取得每遍夯擊的落錘高度、單點夯擊次數、夯擊遍數、夯擊間歇時間。試驗段施工所取得的各項參數，對于大面積強夯筑柱施工至關重要。

（9）試驗段總結：根據試驗段取得的各項數據及成果，編寫強夯筑柱每遍技術總結，并請現場監理、專監、設計代表等簽字確認。

5 強夯筑柱質量檢驗

（1）強夯筑柱施工完畢后，我們請核工業西南工程勘察設計院檢測中心對C合同段強夯筑柱進行檢測，檢測強夯夯柱的成樁長度、樁體的承載力、樁下土承載力均滿足設計要求。

（2）強夯筑柱每遍施工完畢并檢測合格后，編寫每遍強夯筑柱技術總結、強夯筑柱總體技術總結，要求監理、設計院、業主簽字確認。

（3）請業主、設計院、中心試驗室、監理部及施工單位現場確定夯點數量，檢測強夯筑柱最后兩擊夯深不大于3cm，并現場簽字確認。

（4）抽取3%的夯點現場開挖，測量夯柱成樁深度、長寬尺寸，并計算夯柱工程數量，單個夯點現場開挖工程量不小于設計夯點工程量。

6 強夯筑柱施工注意事項

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

（2）夯坑形成后應立即報檢驗坑，及時進行坑基回填，避免雨水浸泡夯坑。回填以高于周邊地面10cm為準，且材質符合設計及規范要求的片（碎）石，并用白灰或紅色塑料袋在中心處做好標識，避免夯柱偏離。

（3）夯擊時由于有石塊飛出，除夯機司機外現場所有工作人員必須戴安全帽并站在安全距離之外，起重機臂旋轉范圍內嚴禁站人。

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

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

（6）強夯筑柱施工應在旱季進行。

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

（8）定時檢查緊固件、扣鎖件和結扎件，保證其牢固，嚴防落件傷人。由專人負責電氣設備、供電線路、配電盤的控制管理。

7 結語

強夯筑柱作為一項新的施工工藝，在勘測設計過程中必須充分掌握強夯范圍地基土土壤類別、含水量、塑性狀態、承載能力、抗剪指標、壓縮指標等值。根據所掌握的土壤物理性質選擇合適的設計參數：夯錘重量、提升高度（也就是最佳夯擊能）、夯柱長度、修正系數等，這樣才能達到預計的效果。

強夯筑柱施工難點：由于強夯筑柱受地質條件影響較大，夯擊時夯柱向四周擴散，最后形成一個強夯固結層，固結層厚度一般為設計樁長的3/5～4/5，很難確保設計樁長。強夯筑柱樁長設計可采用先預夯成孔，再回填所用材料，然后強夯成柱。強夯筑柱檢測方法不太成熟，所用方法有探井或鉆孔取原狀土、靜力觸探、標貫、動力觸探、旁壓試驗、載荷試驗，目前一般所用方法為前四種，均很難準確地體現強夯筑柱施工結果。

參考文獻

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