公路軟土路基處理中強(qiáng)夯法的施工技術(shù)

楊春茂

摘 要：在公路工程施工建設(shè)中，對不良路基的處理已經(jīng)成為施工建設(shè)中一項(xiàng)重要內(nèi)容。如果公路地基處理工作做不到位，就會出現(xiàn)路基沉陷過量以及路基失穩(wěn)的情況。在路基處理方法中，強(qiáng)夯法具有節(jié)省材料、設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。基于此，本文對公路軟土路基處理中強(qiáng)夯法的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：公路 軟土路基 強(qiáng)夯法 施工技術(shù)

強(qiáng)夯法又稱為動力固結(jié)法，主要是利用重錘從高處自由落下后產(chǎn)生的沖擊對土體進(jìn)行壓縮，使土體產(chǎn)生收縮變形，并出現(xiàn)局部液化。在施工時，夯點(diǎn)的四周會有裂縫出現(xiàn)，氣體從孔隙排出，從而達(dá)到固結(jié)土地，提高土體結(jié)構(gòu)承載力的目的。通常強(qiáng)夯法在處理填土地基、濕陷性黃土、飽和度低的黏性土和粉土、砂土、碎石土方面有比較不錯的處理效果?，F(xiàn)以實(shí)際工程為例，對強(qiáng)夯法的施工技術(shù)進(jìn)行探討。

1.案例介紹

某公路工程總施工長度為126km，地層主要由素填土層、粉質(zhì)黏土、地壓縮性土構(gòu)成，其中素填土層的厚度為0.4～1.2m，粉質(zhì)黏土分布比較廣泛，厚度在2.1～1.5m之間，具有較高的承載力。最上層土層為新填土，厚度在0～4m，土質(zhì)疏松。如果不對填土進(jìn)行分層碾壓就無法達(dá)到路基穩(wěn)定性要求，工程力學(xué)性質(zhì)差。因此，本公路路基工程主要對素填土層和新填土層進(jìn)行處理。

2.施工方案的設(shè)計(jì)

在對本工程的路基進(jìn)行加固施工時，主要加固目標(biāo)是提高填土的密度和填土的承載力。根據(jù)本公路工程地基的實(shí)際情況，研究決定使用強(qiáng)夯法對路基進(jìn)行處理。并對參數(shù)做如下設(shè)計(jì)：

1）設(shè)計(jì)夯錘的錘底靜壓力為26～45kpa，設(shè)計(jì)使用重量為10t～15t的夯錘進(jìn)行施工。夯錘上要有可以和頂面連通的排氣孔，排氣孔的直徑大小為250mm～300mm。

2）在進(jìn)行試夯施工前，首先對單點(diǎn)夯擊技術(shù)進(jìn)行了初步確定。對于高度在3m以上的填土，設(shè)計(jì)單點(diǎn)夯擊次數(shù)為8～10點(diǎn)，對于高度在3m以下的填土，設(shè)計(jì)單點(diǎn)夯擊次數(shù)為4～8次。首先進(jìn)行兩遍點(diǎn)夯，然后再低能量夯擊一次。在滿夯施工時，利用輕錘或低落距錘進(jìn)行夯擊。并按照長方形布置的形式來布置強(qiáng)夯的夯擊點(diǎn)。夯點(diǎn)之間的距離設(shè)置為7m×5m。

3）在填平夯坑時，要等到各次點(diǎn)夯送完成后進(jìn)行施工。本工程使用山皮土作為回填料進(jìn)行夯坑的回填施工，回填料中的含泥量低于25%，最大顆粒直徑在10cm以內(nèi)。

4）由于本工程主要對地面表層的新填土和素填土進(jìn)行施工，在對土層進(jìn)行強(qiáng)夯處理后，為了提高土體的承載力，保證土體的密實(shí)度可以達(dá)到要求，需要對土體進(jìn)行擠壓。根據(jù)工程的地質(zhì)勘測資料來看，本工程地下水量較小，對工程影響不大。在平整場地后，要求場地的標(biāo)高要超過地下水位標(biāo)高。在施工時，一般間隔一周左右進(jìn)行第二次強(qiáng)夯施工。

5）本次試夯施工時，地面和錘底之前的距離為10m，夯錘的總重量為15t，直徑為2.3m，在對選擇的夯點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)夯擊后，對各個試夯點(diǎn)在每一擊下的沉降量進(jìn)行了測量。在對現(xiàn)場進(jìn)行試夯后，得出夯擊次數(shù)和夯擊量之間的關(guān)系圖如圖1所示。根據(jù)現(xiàn)場的止夯條件，確定最佳的夯擊次數(shù)為8次。

由于在群夯的過程中，能力是逐層增加的，因此單點(diǎn)最佳的夯擊數(shù)要以和系數(shù)0.7相乘后所得的值為準(zhǔn)。經(jīng)過計(jì)算后，最佳夯擊次數(shù)N1和對應(yīng)的夯擊能W1如下：

N1=8×0.7≈6，W1=6×10×15×10=9000KN.m

那么普夯一次需要花費(fèi)的夯擊能W2以及最佳的夯擊次數(shù)N2經(jīng)計(jì)算如下：

W2=W-W1=3 0 0 0 K N.m，N2=W2/800≈4次

根據(jù)本工程的實(shí)際情況來看，地面的隆起范圍在5.8m左右，進(jìn)行試夯后調(diào)整了設(shè)計(jì)參數(shù)：在進(jìn)行單點(diǎn)夯擊時，設(shè)計(jì)夯擊能為1500KN.m，點(diǎn)夯擊輸在第一遍和第二遍的夯擊次數(shù)分別六次，夯點(diǎn)按照正方形進(jìn)行布置，各個夯點(diǎn)之間的距離為6m。單點(diǎn)夯擊滿夯狀態(tài)下，夯擊能為800KN.m，設(shè)計(jì)夯擊次數(shù)為四次。

3.強(qiáng)夯施工

3.1選擇施工設(shè)備

在施工過程中，選擇12t的夯錘和高度為24m的高龍門支架撐各一個，履帶機(jī)、推土機(jī)、水準(zhǔn)儀、起重機(jī)一臺。起重機(jī)可以利用脫鉤設(shè)備來對起落夯錘進(jìn)行裝置。在操作的過程中，首先在脫鉤裝置上掛入夯錘，然后將夯錘吊到設(shè)計(jì)高度后，利用吊機(jī)上的幅卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩吊起鎖卡焊合件，從而使夯錘可以處于自由下落的狀態(tài)。整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2施工工藝

在進(jìn)行施工前，先對施工場地進(jìn)行清理和平整，然后對場地的高程進(jìn)行測量，將首次夯實(shí)的位置標(biāo)出。再將起重機(jī)的夯錘和夯點(diǎn)的位置對準(zhǔn)，對夯擊前錘頂?shù)母叱踢M(jìn)行測量，夯錘吊到預(yù)定的高度下落后，將吊鉤方向，對錘頂高程時的高度進(jìn)行測量。在夯擊的過程中，如果出現(xiàn)了因坑底不平導(dǎo)致夯錘歪斜的情況時，要及時對坑底進(jìn)行平整。重復(fù)上述步驟，并根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定中的要求將夯點(diǎn)的夯擊工作完成。此外，要對場地的高程進(jìn)行測量，在使用上述步驟間隔一周后，將所有的夯擊次數(shù)完成。完成所有夯擊次數(shù)后，安排振動壓路機(jī)到位，對路基進(jìn)行碾壓施工，將路基表面的松土夯實(shí)，然后再次對場地的高程進(jìn)行測量。

3.3檢測施工質(zhì)量

1）檢測壓實(shí)度。分別在500～1000m2的范圍中選出三處地方對壓實(shí)度進(jìn)行檢測。利用罐砂法來檢測夯面的壓實(shí)度，由于一些路段處理土層很厚，在檢測壓實(shí)度情況時，需要將土層開挖后才可以檢測壓實(shí)度。經(jīng)過檢測證明，相較于沒有處理之前路基的密實(shí)度來說，經(jīng)過處理后道路路基土層的密實(shí)度提升了4%～9%，經(jīng)過處理后達(dá)到了公路路基施工對路面壓實(shí)度的基本要求。

2）完成強(qiáng)夯施工30天后，利用平板荷載試驗(yàn)和動力標(biāo)貫試驗(yàn)來對強(qiáng)夯后的路基承載了進(jìn)行檢測，檢查結(jié)果證明路基在經(jīng)過強(qiáng)夯后，承載力和密實(shí)度都得到了顯著提升。

4.施工注意事項(xiàng)

本工程使用強(qiáng)夯法進(jìn)行施工后，路基強(qiáng)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，在隨機(jī)檢測了現(xiàn)場路基的夯實(shí)效果后，夯錘沉降均在3cm以內(nèi)，達(dá)到了夯擊目的。通過對強(qiáng)夯法施工進(jìn)行總結(jié)，得出了以下幾個結(jié)論：

1）在進(jìn)行強(qiáng)夯法施工時，要盡量選擇一些穩(wěn)定性更好的吊車進(jìn)行施工，起重機(jī)要使用自重比較大的自行式起重機(jī)，盡量將夯錘的重量控制在100t左右，并適當(dāng)提高起吊的高度；

2）在進(jìn)行夯擊施工前，要先進(jìn)行鉆探施工，從而全面了解施工區(qū)的地質(zhì)情況，進(jìn)行頭遍夯擊施工時，要使用開設(shè)有氣眼的風(fēng)鉆。

3）為避免路基的承載力降低，要做好防水措施，避免雨水對路基造成浸泡。對于一些含水量比較高的土層，不允許進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

5.結(jié)論

在公路工程施工過程中，軟土路基是影響工程建設(shè)質(zhì)量的一個主要因素，因此做好軟土路基的處理工作具有重要意義。強(qiáng)夯法作為一種常用的軟土路基處理措施，除了可以提高復(fù)合地基的承載力以外，還可以更進(jìn)一步加固深層地基。整個施工過程對環(huán)境污染較小，保證了公路工程的施工質(zhì)量。本工程在使用強(qiáng)夯法進(jìn)行施工后，取得了良好的施工效果，有效改善了公路路基質(zhì)量，達(dá)到了施工標(biāo)準(zhǔn)。為了更進(jìn)一步發(fā)揮強(qiáng)夯法的作用，還需要進(jìn)一步對強(qiáng)夯法的施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和完善，從而推進(jìn)我國現(xiàn)代化公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

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