高速公路工程采用強(qiáng)夯法進(jìn)行軟基處理的施工工藝

摘要：采用強(qiáng)夯法對軟土地基進(jìn)行治理是一種有效的施工方法。在簡述強(qiáng)夯法工作原理和應(yīng)用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，分析強(qiáng)夯施工的夯擊能量、夯擊遍數(shù)與次數(shù)、兩遍夯擊間隔時間等方面的技術(shù)參數(shù)，闡述測量放樣、場區(qū)運(yùn)輸?shù)缆沸拗?、場地平整、機(jī)械設(shè)備組裝調(diào)試、3遍強(qiáng)夯施工、施工注意事項(xiàng)等方面的施工工藝，可供道路工程施工技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;強(qiáng)夯法;軟基處理;施工工藝

1" "工程概況

甘肅省平?jīng)鲋撂焖咚俟稰T02合同段全長為10.336km。本工程根據(jù)雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)施工，設(shè)計(jì)速度80km/h，整體結(jié)構(gòu)路堤寬25.5m，分離式路基結(jié)構(gòu)寬12.75m。本標(biāo)段已開挖路基565750m²，填土572920m²。其中華亭西互通立交的部分路段屬于濕陷性黃土地層，須采用強(qiáng)夯法進(jìn)行治理。

2" "強(qiáng)夯法概述

2.1" "工作原理

強(qiáng)夯法的重要工作原理如下：將10～200t標(biāo)準(zhǔn)體積的重錘提升到10～40m高的空中，然后操縱脫鉤裝置，使重錘掉落在需要夯實(shí)的地面上，讓重錘的沖擊力夯擊該地面。如此經(jīng)過重錘多次夯擊后，使該地基的沉降問題得到改善，地基的密實(shí)度、穩(wěn)定性和承載能力得到增強(qiáng)，滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2" "應(yīng)用優(yōu)勢

強(qiáng)夯法是建筑工程穩(wěn)固基礎(chǔ)最常用的施工工藝，其應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下2個方面：

一是適用范圍廣。強(qiáng)夯法適用于公路、橋梁、樓宇等項(xiàng)目的基礎(chǔ)夯實(shí)工程，具有廣泛的適用性，可以游刃有余地發(fā)揮其重要作用，使其達(dá)到促使地基穩(wěn)定的效果[1]。

二是加固功能強(qiáng)。與其他夯實(shí)方法相比，采用強(qiáng)夯法穩(wěn)固建筑物基礎(chǔ)，夯實(shí)基礎(chǔ)的密實(shí)度、穩(wěn)定性和承載能力更好，并可阻止基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降問題。

3" "強(qiáng)夯施工的技術(shù)參數(shù)

3.1" "機(jī)械設(shè)備

在本項(xiàng)目中采用履帶起重機(jī)配置夯錘，夯錘底部設(shè)計(jì)為圓形，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的單擊夯擊能確定夯錘的質(zhì)量、夯錘的底部面積。針對黏性土、砂性土和礫石土等土質(zhì)，要求夯錘底部面積為3～6m2。針對泥漿和泥砂等土質(zhì)，要求夯錘底部面積值≥6m2。夯錘的內(nèi)部對稱布置幾個上下連通的洞。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，采用質(zhì)量達(dá)20t、直徑為Φ2.5m的圓形夯錘。

3.2" "夯擊能量

夯擊深度在很大程度上由夯擊能量決定。根據(jù)本工程施工特點(diǎn)，采用工程類比法來測定夯擊能的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。選取單點(diǎn)夯擊能為2000kN·m，選取全夯擊能為1000kN·m。

3.3" "夯擊遍數(shù)和次數(shù)

3.3.1" "夯擊遍數(shù)

夯擊遍數(shù)設(shè)計(jì)為3次：第1遍夯擊采用2000kN·m的單點(diǎn)夯擊;第2遍夯擊采用2000kN·m的單點(diǎn)夯擊，填補(bǔ)第1次夯擊的空白。兩遍單點(diǎn)夯擊完成后，采用1000kN·m的低夯擊能進(jìn)行滿夯，實(shí)現(xiàn)夯錘痕跡重疊。

3.3.2" "夯擊次數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，單點(diǎn)夯擊次數(shù)確定為8次，以最后2次夯擊的平均沉降量不大于100mm為合格。為了使夯錘疊印更加勻稱，搗固點(diǎn)排列成梅花狀。對每個搗固點(diǎn)進(jìn)行檢查，并記錄夯擊次數(shù)，確保強(qiáng)夯質(zhì)量。

3.4" "兩遍夯擊間隔時間

在本工程濕陷性軟土地層完成第1遍夯擊施工后，要確定此后兩遍夯擊施工的間隔時間。以土體中超孔隙水壓力的平衡時間，確定兩遍之間的間隔時間。若產(chǎn)生超孔隙水壓力、夯擊坑周圍結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化時，夯擊施工無法進(jìn)行。當(dāng)大部分超孔隙水壓力平衡后，方可再次夯擊。多次搗固后發(fā)生以上特殊狀況時，也應(yīng)停止搗固。一般黃土結(jié)構(gòu)土層夯擊的間隔時間要≥7天，黏性結(jié)構(gòu)土層夯擊的間隔時間為3～4周。具體間隔時間可按照夯擊技術(shù)試驗(yàn)來確定。

夯擊施工中，要確保夯擊遍數(shù)的間隔時間，并做好細(xì)致的施工記錄。施工工藝流程可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行協(xié)調(diào)，調(diào)整適宜的施工步驟，爭取各部位都能達(dá)到連續(xù)夯實(shí)的效果。為保證良好的夯實(shí)效果，嚴(yán)格按照施工要求進(jìn)行操作。

3.5" "強(qiáng)夯順序

強(qiáng)夯法施工流程為先深后淺，即先穩(wěn)固深層土體，再加固中層土體，最后加固表層土體。強(qiáng)夯從施工區(qū)域邊緣到中心依次進(jìn)行，履帶起重機(jī)直線行駛、直線定位，按事先確定的夯擊點(diǎn)逐一進(jìn)行第1遍強(qiáng)夯施工作業(yè)。

第1遍強(qiáng)夯施工作業(yè)結(jié)束后，使用推土機(jī)推土填滿夯擊坑，并對夯擊現(xiàn)場進(jìn)行碾壓平整。推土機(jī)碾壓平整后，確定夯擊點(diǎn)位置并檢測夯擊參數(shù)。第2遍夯擊點(diǎn)按項(xiàng)目要求選擇已夯擊點(diǎn)間隙的中間位置進(jìn)行夯擊，完成夯擊后對夯擊坑進(jìn)行第2次填土。第3遍夯擊為滿夯，將夯擊點(diǎn)設(shè)置在填土點(diǎn)中間，使夯錘落點(diǎn)相互重疊，并做到表面無縫隙、無坑洼。

4" "施工工藝

4.1" "測量放樣

在正式開工施工前，專業(yè)測量師按照設(shè)計(jì)圖紙確定軟基施工范圍，進(jìn)行測量放樣，并做出明確的標(biāo)注。

4.2" "修筑場區(qū)運(yùn)輸?shù)缆?/p>

按照總體設(shè)計(jì)規(guī)劃和項(xiàng)目要求，將預(yù)建道路工程一側(cè)施工場地內(nèi)的運(yùn)輸線路，作為施工設(shè)備和材料運(yùn)輸?shù)缆?。在設(shè)計(jì)方案和施工運(yùn)輸?shù)缆肥┕し桨钢校瑢κ┕がF(xiàn)場運(yùn)輸?shù)缆肥┕ぴ瓌t和施工要求均做了明確規(guī)定。

4.3" "清理平整場地

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的調(diào)整范圍，對強(qiáng)夯施工區(qū)域的表土層進(jìn)行挖掘，并砍樹除根。對沿線的池塘、溝渠等不符合設(shè)計(jì)規(guī)劃的設(shè)施，使用購買的石渣予以填平。使用履帶式推土機(jī)進(jìn)行回填施工，并平整地表，使用20t振動壓路機(jī)碾壓壓實(shí)。平臺填筑寬度需滿足碎石墊層強(qiáng)夯施工需求，每邊填筑寬度均需比碎石墊層邊線多出0.5m。

擬建道路施工區(qū)的池塘壩和砌筑閘門用1.25m3挖掘機(jī)開挖，裝至20t自卸車運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行儲存。不滿足施工要求的部分路段，經(jīng)施工監(jiān)理工程師審核同意后予以調(diào)整。

4.4" "機(jī)械設(shè)備組裝調(diào)試

履帶起重機(jī)、夯錘等強(qiáng)夯機(jī)械設(shè)備入場后，使用25t汽車起重機(jī)進(jìn)行組裝。組裝完成后進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試，經(jīng)維護(hù)和調(diào)試合格后，方可投入使用，以保證強(qiáng)夯機(jī)械設(shè)備處于最佳技術(shù)狀況，為提高施工質(zhì)量和施工效率創(chuàng)造條件。

4.5" "第1遍強(qiáng)夯施工

第1、2遍強(qiáng)夯施工，采用2000kN·m夯擊能的夯錘進(jìn)行夯擊點(diǎn)夯擊。將履帶起重機(jī)和夯錘定位在夯擊點(diǎn)，測量夯錘頂部高程，地面操作者與夯錘作業(yè)面保持安全的距離。司機(jī)操縱履帶起重機(jī)將夯錘緩慢提升到預(yù)設(shè)高度，打開自動釋放脫鉤裝置，夯錘依靠自身質(zhì)量自由落體式快速落地，對夯擊點(diǎn)實(shí)施高強(qiáng)度夯擊。施工人員準(zhǔn)確檢測夯擊坑深度并詳細(xì)記錄。檢測完畢后，地面操作者將夯錘吊環(huán)歸位，司機(jī)操縱履帶起重機(jī)準(zhǔn)備進(jìn)行下一次夯擊。

當(dāng)夯擊坑的深度較大時，使用推土機(jī)或挖掘機(jī)將夯擊坑填滿至坑頂水平，按照上述動作繼續(xù)夯擊，施工人員記錄填土數(shù)量、重復(fù)填土量，直到規(guī)定夯擊次數(shù)、累計(jì)沉降量和平均沉降量滿足設(shè)計(jì)要求為止。當(dāng)沉降量不大于100mm時停止夯擊，結(jié)束1個夯擊點(diǎn)的第1遍夯擊施工，投入到下1個夯擊點(diǎn)。完成第1遍全部夯擊點(diǎn)的夯擊施工后，使用碎石回填，并測量和記錄場地高程參數(shù)。

4.6" "第2遍強(qiáng)夯施工

第2遍強(qiáng)夯施工與第1遍強(qiáng)夯施工保持一定的時間間隔，如前所述。第2遍強(qiáng)夯施工時，將第2個夯擊點(diǎn)置于在兩個主夯擊點(diǎn)之間的中部，進(jìn)行2次夯擊。重復(fù)第1步完成第2個夯點(diǎn)施工，然后進(jìn)行夯擊坑檢測、填筑、平整工作。以此類推，完成第2遍全部夯擊點(diǎn)的夯擊施工。

4.7" "滿夯施工

完成以上2遍夯擊施工后，采用1000kN·m夯擊能的夯錘進(jìn)行滿夯施工。滿夯施工時，夯擊點(diǎn)相互重疊1/4，連續(xù)夯擊表層碎石墊層，并記錄夯擊后的場地高程參數(shù)。

4.8" "施工注意事項(xiàng)

強(qiáng)夯施工前，應(yīng)對起重機(jī)、滑輪組、脫鉤設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和調(diào)試，并進(jìn)行試提升和試操作，一切正常后方可正式夯擊。起升夯錘時須保持恒定速度，不得急速提升。禁止夯錘在高空長時間滯留，停止作業(yè)時將夯錘降到地面。夯錘升降作業(yè)時地面人員不得在其周邊15m以內(nèi)活動。不得在距離建筑物50m以內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

空氣干燥的季節(jié)，應(yīng)采取噴灑水和粉塵的措施進(jìn)行人工濕潤空氣。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到5級以上時，禁止強(qiáng)夯作業(yè)，防止發(fā)生事故。雨季施工時，應(yīng)及時清理夯坑或施工場地雨水。夯擊施工結(jié)束后，應(yīng)檢測夯擊點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)，并做好詳細(xì)施工記錄。強(qiáng)夯施工完成且孔隙水壓力平衡后，在滿足設(shè)計(jì)要求的間隔時間后進(jìn)行檢測。

5" "常見問題處理

發(fā)生地面隆起和翻漿時，可選擇調(diào)整夯擊點(diǎn)間距、夯錘下落距離、夯擊次數(shù)、夯擊點(diǎn)下方鋪筑碎石墊層等方法加以解決。夯錘的夯擊效果較差時，可有針對性地選擇加多夯擊次數(shù)、調(diào)整土層含水量、調(diào)整兩遍夯擊的間隔時間等辦法加以解決。

6" "結(jié)語

綜上所述，采用強(qiáng)夯法治理軟土地基，可增強(qiáng)軟土地基的密實(shí)度、穩(wěn)定性和承載能力，防止路面發(fā)生沉降、裂縫和路基塌陷，有效提高道路施工質(zhì)量，延長道路使用年限，是一種行之有效的施工方法，可在公路工程施工推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋新斌.高速公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)研究[J].工程技術(shù)研究，2020（2）：81-82.