強(qiáng)夯法處理軟土路基施工工藝研究

郭正

摘 要：軟土路基具有壓縮性高、承載力差等特點(diǎn)，在車(chē)輛荷載長(zhǎng)期作用下，軟土路基段很容易出現(xiàn)不均勻沉降和側(cè)向變形的問(wèn)題，從而引發(fā)路面下陷、開(kāi)裂等病害，嚴(yán)重影響公路使用壽命和行車(chē)安全。因此，必須重視軟土路基處理。本文以強(qiáng)夯法為研究對(duì)象，在掌握強(qiáng)夯法加固原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，提出了合理的施工方案，并對(duì)軟基處理中強(qiáng)夯法的施工工藝進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯法;軟土路基;加固原理

作為地基加固的一種常見(jiàn)方法，強(qiáng)夯法也被稱為動(dòng)力固結(jié)法，是1969年由L.Menard提出。其施工特點(diǎn)為重錘大落距，通過(guò)兩者接觸可產(chǎn)生巨大沖擊力，從而夯實(shí)地基土，提高路基承載力，改善土體質(zhì)量。目前，多在砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基應(yīng)用。隨著公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，越來(lái)越多公路不得不修建在軟土地基之上，強(qiáng)夯法的應(yīng)用，可有效加固土體，改善不良地基。

1 強(qiáng)夯法加固原理

強(qiáng)夯法是在重錘夯實(shí)法基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，兩者加固機(jī)理略有不同，是一種全新的地基處理方法，其加固原理為將重錘（10-25t）提升到一定高度，使其自由下落。在夯擊能和沖擊波強(qiáng)大作用下，來(lái)有效夯擊土層。目前，在砂性土、非飽和粘性土與雜填土地基處理中強(qiáng)夯法應(yīng)用較多，對(duì)于非飽和粘性土地基，可采用連續(xù)夯擊，或多遍間歇夯擊的方式。

2 工程概況

某道路工程全長(zhǎng)34.7km，地形起伏大，位于黃河沖積二級(jí)階地。在沿線路段存在池塘、水稻田等軟土路基段，按照從上到下的順序劃分，地層巖性分別如下：

第（1）層為粉土夾粉砂，黃褐色，稍濕，松散，具有較高砂粒含量，局部為粉砂。0.40～3.50厚。

第（1-1）層為素填土，褐黃色，稍濕，松散，主要組成成分為粉土，具有較差均勻性，0.80～3.80m厚。

第（1-2）層為粉土，黑色～黑灰色，濕、稍密。局部夾淤泥質(zhì)粉土、粉細(xì)砂等。具有較高含水量，土層相對(duì)較軟。0.70～3.50m厚。

第（2）層為粉土，淺黃褐色，稍濕，稍密，較低干強(qiáng)度、韌性，局部夾黃褐色軟塑狀粉質(zhì)黏土。0.30～5.30m厚。

第（3）層為粉土夾粉砂，黃褐色～黃灰色，濕～很濕，中密，較低干強(qiáng)度、韌性。局部夾粉砂。4.90～5.22m厚。

第（3-1）層為粉土夾粉砂，灰色～黃灰色，濕～很濕，稍密，較低干強(qiáng)度、韌性。局部夾粉砂。2.50～2.71m厚。

第（4）層為粉土夾粉砂，黃褐色，濕～很濕，中密～密實(shí)，較低干強(qiáng)度、韌性。局部夾粉砂。1.30～11.00厚。

第（5）層為粉土夾粉質(zhì)黏土，濕～很濕，稍密，較低干強(qiáng)度、韌性。局部夾粉質(zhì)粘砂。0.50～6.30厚。

3 地基處理方案

結(jié)合工程地質(zhì)勘查情況，本工程所需解決的巖土工程問(wèn)題主要有2點(diǎn)，其一，池塘段軟弱土引起的沉降問(wèn)題、土層液化問(wèn)題;其二，由于填方高度原因引起的池塘外路段不均勻沉降問(wèn)題及雜填土問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，必須選擇合理的地基處理方案。

1）軟弱土層處理。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，池塘段軟弱土層為1-2層，局部存在淤泥質(zhì)土，具有較差均勻性。此外，由于本層厚度相對(duì)較薄，平均厚度僅為1.99m，需將其挖除。此外，僅池塘段存在3-1夾層，具有較高含水量，相比周邊深度相同的土層3層，其壓縮性高出許多。即11MPa為3層壓實(shí)模量，4.9MPa為3-1夾層壓縮模量。加之池塘內(nèi)地勢(shì)低，填方高度高于周邊區(qū)域，因此，很容易出現(xiàn)不均勻沉降。處理方法應(yīng)采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓等方式，有效提升其密實(shí)度，促使原地基表層形成一定厚度的硬殼層，消除一定深度內(nèi)的工后沉降。

2）不均勻沉降、雜填土問(wèn)題處理。為消除不均勻沉降，盡可能降低高填方區(qū)域的原地基沉降，并構(gòu)成一定厚度的硬殼層，用于處理不均勻沉降問(wèn)題。針對(duì)雜填土問(wèn)題，可將表層耕植土清理干凈，盡可能將垃圾、樹(shù)根等有機(jī)質(zhì)成分清除，同時(shí)利用碾壓、強(qiáng)夯等施工工藝，進(jìn)一步提高其密實(shí)度，減少雜填土的可壓縮性。

4 施工工藝

1）表層土處理及場(chǎng)地平整。第一，施工前，盡可能清理干凈場(chǎng)地內(nèi)表層50cm以內(nèi)的耕植土，隨后通過(guò)沖擊碾壓法進(jìn)行原地基碾壓施工，從而增強(qiáng)地基強(qiáng)度。第二，耕植土厚度在50cm以上，待表層50cm清理干凈之后，需翻挖清除面以下1.5m范圍內(nèi)的土層，將有機(jī)質(zhì)含量較高的雜質(zhì)清理出去，如樹(shù)根、生活垃圾等，隨后利用沖擊碾壓工藝，對(duì)其進(jìn)行碾壓施工，保證滿足土石方工程設(shè)計(jì)密實(shí)度規(guī)定。第三，待完成上述施工后，可根據(jù)勘察報(bào)告CBR試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)施工段內(nèi)不符合要求的區(qū)域進(jìn)行換填，保證滿足施工規(guī)定，隨后基本整平地基。

2）強(qiáng)夯施工。（1）強(qiáng)夯施工前，需基本平整施工區(qū)域，避免出現(xiàn)高差過(guò)大現(xiàn)象。由于施工場(chǎng)地限制，拋填石應(yīng)由便道逐漸向外擠淤回填，分兩次向施工作業(yè)面搬運(yùn)材料及整平。選取履帶式挖掘機(jī)向外鋪填，并做好標(biāo)高控制。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在指定位置標(biāo)注夯點(diǎn)位置，并測(cè)量高程。按等邊三角形進(jìn)行夯點(diǎn)布設(shè)，施工機(jī)械就位。考慮到地下水將會(huì)對(duì)強(qiáng)夯能級(jí)造成一定影響，點(diǎn)夯施工采用兩遍3000KN·m能級(jí)進(jìn)行施工。夯點(diǎn)間距為4.5m，夯點(diǎn)布置為正方形，單點(diǎn)擊數(shù)為10～12擊，最后兩擊平均夯沉量必須控制在5cm以內(nèi)。（3）夯擊施工過(guò)程中，要一擊一擊地做好夯坑深度記錄。在夯擊時(shí)，若出現(xiàn)夯坑深度過(guò)深導(dǎo)致起錘難度大，必須及時(shí)暫停夯擊，將填料回填到夯坑內(nèi)，直到和夯坑頂面高度一致，此時(shí)同樣要做好填料用量的記錄。此外，夯擊時(shí)常常會(huì)遇到周?chē)浲帘粩D出的情況，為保證施工順利進(jìn)行，需及時(shí)清理淤泥，或?qū)⒁粚铀槭瘔|層鋪筑于夯點(diǎn)周?chē)?，，鋪設(shè)碎石墊層時(shí)，所選用的碎石不得含有雜質(zhì)，最大粒徑控制在300mm以內(nèi)，含泥量不得超過(guò)10%。碎石墊層厚度為1.5m，隨后繼續(xù)進(jìn)行施工。在本工程夯擊施工中，可按照隔行跳打的原則，從內(nèi)到外進(jìn)行夯擊施工，防止相鄰夯點(diǎn)相互影響。（4）待點(diǎn)夯施工完成后，可按照單點(diǎn)夯擊能1000KN·m進(jìn)行一遍滿夯，單點(diǎn)擊數(shù)控制在4～5擊，夯實(shí)場(chǎng)地表層松土后，測(cè)量場(chǎng)地高程。

3）質(zhì)量控制。施工中，應(yīng)建立健全質(zhì)量管理制度，尤其是施工日志制度，根據(jù)施工進(jìn)度真實(shí)、準(zhǔn)確地記錄施工中所有重要參數(shù)與異常情況。采用“隔行跳打”的方式進(jìn)行點(diǎn)夯施工，互為插夯施工。待完成點(diǎn)夯施工后，需平整施工段，并進(jìn)行滿夯施工。同樣，在滿夯施工后，也需要平整施工段，并通過(guò)重型壓路機(jī)進(jìn)行4遍碾壓，最后復(fù)核施工段標(biāo)高。若夯坑內(nèi)存有明顯積水現(xiàn)象，需及時(shí)排除。

在大面積強(qiáng)夯施工前，需按照施工規(guī)定及施工流程進(jìn)行試夯，按照試夯結(jié)果對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)完工后，應(yīng)進(jìn)行施工沉降觀測(cè)，保證無(wú)不均勻沉降問(wèn)題，提高軟基加固效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近年來(lái)，隨著我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，越來(lái)越多道路修建在軟基路段，如何經(jīng)濟(jì)、合理地處理軟土地基是公路建設(shè)施工中亟待解決的難題。為保證路基穩(wěn)定性，提高地基承載力，采用合理的處治措施尤為重要。強(qiáng)夯法具有高效、操作方便、成本低等優(yōu)勢(shì)，將其用于公路軟基加固施工當(dāng)中，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。為此，必須重視強(qiáng)夯法的應(yīng)用，提高施工技術(shù)水平，增強(qiáng)工程施工質(zhì)量。

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