高填方路基施工強夯法關鍵施工技術探討

劉佳明

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津300350)

云南與四川聯通的祿（勸）—大（松樹）公路全長約97公里，是昆明北部出省的新大動脈，也是烏東德水電站初期進場和今后項目推進建設、物資和材料運輸的主要通道。該公路的建設不僅促進革命老區的經濟、交通和社會發展，更助推云南打造成中國面向西南開放的重要橋頭堡。中鐵十八局集團四公司承建的祿（勸）—大（松樹）二級公路第3、4合同段線路長約18 公里，其中91處橋涵構造物（83個涵洞，大中橋8座），隧道1座，混凝土近10萬m3，路基挖方近85萬m3，填方量近76萬m3，近400處擋護，漿砌片石近13萬m3。

1 強夯法施工方案

根據合同設計要求，高填方路基填筑必須采用沖擊碾壓、強夯或大噸位的重型壓路機碾壓進行補強處理，使路堤填土得到最密實度，提高路堤整體性和強度。經項目部與設計、監理、施工班組等多方溝通研究，并結合現場實際，標段一工區K25+460～K25+560處為填方路段，路段擬采用強夯施工法，選用徐工XGH400強夯機[1]，施工參數見表1。采用兩遍點夯后一遍滿夯的施工工藝，每填筑4～5m進行一次強夯，施工流程如圖1所示。在強夯施工后，路基的密實程度高于設計值2%左右。

圖1 強夯法工藝流程

表1 路基強夯法施工主要參數

1.1 施工準備

（1）選定機械。為保證施工有序進行，在施工前應詳盡做好準備工作。要選定合適且經濟的施工機械和設備并進行自檢，確保機械使用性能良好。同時，對施工作業人員進行崗前培訓及安全交底，要求機械操作人員持證上崗。

（2）場地平整。施工前要通知測量班組，根據設計圖位置計算各對應點的詳盡坐標，并對施工范圍進行現場實地勘查，明確地下環境的管線深度和布設情況[2]。進行測量放樣后及時保護各樁點，確保不重復放樣。施工現場采用平地機配合壓路機對場地整平和碾壓后修整成坡度不小于1%的雙向橫坡，彎道或填挖結合處修整成單向橫坡，確保形成有組織排水。用小型挖掘機挖出路基邊界處尺寸不小于0.5m×0.5m的臨時排水溝，避免各種原因造成路基內積水。

（3）測設點位。施工場地整平處理后要恢復路基中心樁和邊樁，并撒白灰做標記。結合所需夯實施工路線長度及寬度,對夯點布置進行準確計算。結合現場土體情況、施工機械型號及施工經驗，采用兩遍點夯加一遍滿夯的方法夯實，并要求滿夯錘印前后各搭接1/3,笫一遍點夯夯點間距為5m×5m矩陣式布置，第二遍點夯設置在第一遍兩個點夯中間。測量班組要準確標注第一遍夯點點位并撒灰標注，而后將夯點中心作為圓心做出夯錘大小的白灰線圓圈，并測量記錄夯前地面高程作為計算夯沉量原始數據。夯點布置和滿夯時夯錘搭接布置如圖2所示。

圖2 夯點布置和滿夯時夯錘搭接布置

1.2 試夯施工

試夯施工主要是為了確定施工中所需的夯擊次數、間隔時間等相關參數。為了保證試驗數據的全面性和和客觀性，試夯區域長度不宜小于60m。最后兩次夯擊時路基的沉降量穩定在50mm以內，且在夯點附近路基表層未見明顯起鼓現象，即可確定為正式施工中的夯擊次數。每次夯擊間隔應根據實際地質條件確定，故要在強夯進行時的安全間隙內對完成夯實的土體采用輕型動力觸探檢測，以此了解路基的土壤情況從而得出各項主要數據。

1.3 夯擊施工

試夯完畢后即可根據試夯參數進行夯擊施工，毎次夯擊后進行施工數據采集及匯總，強夯后施工現場如圖3所示。

圖3 強夯法施工現場

采用2000kN·m夯擊能進行笫一遍點夯施工，記錄并繪制夯沉量與夯擊次數的關系曲線（如圖4所示）、夯沉體積-隆起體積與夯擊次數的關系曲線（如圖5所示）。

圖4 第一遍夯實沉量與夯擊次數曲線

圖5 第一遍夯沉體積—路基隆起體積與夯擊次數曲線

由圖4可知，夯擊次數達到9擊時，夯沉量約為8cm，相鄰兩次夯沉差在5cm以內，夯沉量曲線變化趨于平緩，夯擊能量逐漸達到飽和，此后即便增加夯擊能對路基密度的提升也沒有更大幫助。由圖5可知，夯擊次數達到9擊時，夯沉體積與其對應的路基隆起體積差值最大，故此時最有效。綜上所述，夯數為9擊時最有效。

采用2OOOkN·m夯擊能進行第二遍點夯施工，第二遍夯點選擇在笫一遍夯點中間進行。記錄并繪制夯沉量與夯擊次數的關系曲線（如圖6所示）、夯沉體積-路基隆起體積與其對應的夯擊次數關系曲線（如圖7所示）。

圖6 第二遍夯沉量與夯沉次數曲線

圖7 第二遍夯沉體積—路基隆起體積與夯擊次數曲線

由圖6可知，夯擊次數達到9擊時，相對應的擊夯沉量為7cm左右，相鄰兩次夯沉差在5cm以內，曲線變化趨于平緩且之后增加夯擊能對提高路基密度意義不大。由圖7可知，當夯擊次數達到9擊時，夯沉體積與其對應的路基隆起體積差值達到頂峰，因此點夯數為9擊時最有效。

綜上所述，用于加固此段路基2000kN·m夯擊能時，適宜采用下列參數：①5.0×5.0m方形布點，點夯兩遍；②夯擊次數不應小于9擊；③最后兩擊夯沉量之差控制在5cm以內。

2 夯實后路基強度與承載力

2.1 施工場地填土的土性指標

本項目位于云南昆明市祿勸縣境內，該縣域廣泛分布紅黏土。紅黏土微觀結構主要為絮凝狀和蜂窩狀，游離的氧化鐵與水形成溶膠膠體填充在結構空隙間，形成較大連接強度的穩定團粒結構和較為穩定的結晶構架。施工區域內的紅黏土具有孔隙率大、塑性大、承載力大、壓縮性中～高的特點。據工地實驗室現場取樣分析獲得施工區紅黏土主要物理及力學性質指標（見表2）。

表2 紅黏土主要物理性質和力學性質指標

2.2 夯實后路基壓實度

為了確定強夯對該段路基的夯實效果，對強夯后的路基壓實度采用環刀法進行測評，分別在加固路基區間內的不同深度取若干組土樣并檢測其土體密實度（見表3）。

表3 路基2000kN·m強夯處理后不同深度土體情況

由表3可知，強夯處理后，原路基干密度、地基壓實度均能滿足路基處理對壓實度方面的要求。

2.2 夯后承載力

為了測評夯實后路基的加固效果，對于該段路基再次進行平板載荷試驗。試驗該段路基采用2000kN·m夯擊能時兩遍點夯后加一遍滿夯，地基承載力達到25O～35OKPa,變形模量為26MPa左右，滿足路基強度和變形量的要求。

3 結論

據高填方地基強夯法施工現場數據，路基每填高4～5m,采用5.0×5.0m方形矩陣布置，兩遍點夯加一遍滿夯，且點夯擊數達到9擊，最后兩擊擊沉差穩定在5cm以內的參數最經濟適用。

在該段路基強夯施工中，施工人員須嚴格按施工規范及流程操作，有序施工的同時還要注意以下五點：（1）施工和測量人員在指導強夯作業前，需進行勘測和標注作業。要到施工現場進行實地勘察，標注出既有管線和可能受影響的建筑物位置，并采取切實有效的保護措施。（2）施工班組必須委派專業人員對施工現場各項活動進行監管，強夯施工中要對施工操作參數、施工情況進行真實、齊全、有效地記錄。（3）當回填區域內土質軟弱或地下水位較高必須采取降水措施時，宜采用人工降水法，使地下水位低于坑底面以下2.5m，并確保坑內積水及時排除。（4）施工機械必須采用帶有自動脫鉤裝置的起重機械。若采用履帶式起重機械，可在臂桿端部加設輔助裝置確保作業安全。（5）強夯施工不可避免會產生噪音和振動，會對施工區域的居民生活產生影響。施工前應告知周圍居民，并設置噪音隔離墻及揚塵抑制等安全文明施工裝置，并對施工中產生的地震波進行控制，盡量減少施工對周邊環境的影響。

在道路工程路基施工中，高填方路基施工如果不能采取有效加固處理技術，將無法保證路基的整體性和穩定性，并對日后道路的使用功能造成影響。對此，可在不良地質條件下路基施工中采用強夯技術。事實證明，該法能有效節約施工成本、施工工藝便捷、加固效果較好，能保證路基的整體性和穩定性，可為類似工程施工提供借鑒。