強(qiáng)夯法在高速公路路基施工技術(shù)中的應(yīng)用探討

劉懷亮

【摘要】由于國家對高速公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)力度逐年增大，不利于建設(shè)高速公路路段的土質(zhì)結(jié)構(gòu)也逐步增多，強(qiáng)夯法作為解決此類問題有效的手段之一，在全國普遍使用。本文從強(qiáng)夯法的歷史背景、發(fā)展里程開始闡述，進(jìn)一步分析了其具體的工藝步驟、技術(shù)要點(diǎn)以及后期監(jiān)測方法等，深入探討了強(qiáng)夯法在公路路基施工過程中的使用情況。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)夯法；路基；施工；工藝

一、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的高速公路建設(shè)也進(jìn)入了一個快速發(fā)展的時期。隨著車輛人均保有量的逐年遞增，高速公路上的汽車不斷增多，尤其是長途重型卡車對高速公路的路基要求很高。長時間高負(fù)荷的碾壓可能導(dǎo)致路面破裂、路基受損，這就給高速公路的建設(shè)提出了更高的要求。我國高速公路建設(shè)要求標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)苛，其中對路基沉降要求就是一個重要標(biāo)準(zhǔn)。我國有很多地區(qū)的土質(zhì)結(jié)構(gòu)為潮陷型土壤結(jié)構(gòu)，不利于國家對路基沉降的要求。強(qiáng)夯法是解決易沉降土質(zhì)施工后不再發(fā)生沉降現(xiàn)象的有效手段之一，而可以很好的強(qiáng)化路基土質(zhì)，降低其潮陷性能。這種方法是不僅可以解決潮陷型土質(zhì)的沉降，還是解決砂型、不飽和粘等土質(zhì)有效手段。

二、概述

強(qiáng)夯法是一種利用起重設(shè)備將8至26噸的夯錘拉升到一定程度（一般8至26米）后，利用夯錘自身重量，作自由落體運(yùn)動夯實(shí)路基土層，使其不斷堅(jiān)硬起來，防止施工后的路基沉降運(yùn)動。這種強(qiáng)夯法的工藝流程主要有點(diǎn)夯實(shí)、二次夯實(shí)、全夯實(shí)三個步驟。這種強(qiáng)化路基的方法使用時間也是比較早的，在上世紀(jì)60年代，歐洲一些建筑公司已經(jīng)還是使用這種方法對飛機(jī)跑道路基開始加固了。上世紀(jì)70年代末，我國還是引進(jìn)這種技術(shù)，由于這種方法簡單有效，很好解決潮陷型土質(zhì)路基施工后沉降問題，所以在我國被引入之后迅速得到普及。早在上世紀(jì)70年代，我國關(guān)于對潮陷型土質(zhì)的建設(shè)要求和強(qiáng)制規(guī)范中就提出了強(qiáng)夯法，雖然強(qiáng)制規(guī)范越來越嚴(yán)苛，但是強(qiáng)夯法一直被認(rèn)為是解決此類問題最有效的辦法。這種方法開始用于飛機(jī)跑道的路基施工加固工程，后來才逐步應(yīng)用到高速公路的施工工地上。本世紀(jì)開始，強(qiáng)夯的技術(shù)規(guī)范明確指出，強(qiáng)夯法可以應(yīng)用在道路、廠庫、飛機(jī)跑道等施工工地中的路基加固，這就是高速公路施工中普遍使用該方法的原因和根據(jù)。根據(jù)計(jì)算當(dāng)夯錘從8至26米的高度落下，其自身重量在8到26噸，夯實(shí)到路基土質(zhì)上的能量在64到676千牛.米，可以夯實(shí)路基深度在4米左右，有效解決路基施工完成之后的沉降現(xiàn)象。

全國很多地方普遍使用這種方法夯實(shí)高速公路路基。[1]例如西柏坡的一段路基的土質(zhì)不是很有利于建設(shè)高速公路，極易產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，而且這段路基的設(shè)計(jì)道路分支多，又要干工程時限，回填土方量大，這種強(qiáng)夯法最大程度地解決了這段路基的問題，降低了建設(shè)成本，縮短了建設(shè)工期。再如，我們都知道陜西省屬于黃土高原，土質(zhì)結(jié)構(gòu)很不利于建設(shè)高速公路，為了降低路基中的潮陷性能，采用這種方法解決，有效降低了施工后路基沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

三、原理及特點(diǎn)

強(qiáng)夯法利用短時間內(nèi)將對路基大規(guī)模的能量夯實(shí)，使得路基產(chǎn)生一些物理形體的變化，壓實(shí)后，密度提高，恢復(fù)觸變等。強(qiáng)化了路基表層下3到4米內(nèi)的土層強(qiáng)度。[2]這種強(qiáng)夯手段具備三個主要的特點(diǎn)。第一，強(qiáng)化路基土質(zhì)明顯。利用重力對土層進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，可以有效降低土層的間隙、減少壓實(shí)后的沉降現(xiàn)象。同時降低土層含水能力，降低沉降的另一方面風(fēng)險。而且這種方法是一種全面的夯實(shí)，分為點(diǎn)夯實(shí)、二次夯實(shí)、全面夯實(shí)三個步驟，有效提高了夯實(shí)的均勻度，降低了路面破裂可能的風(fēng)險。第二，使用的普遍易于推廣普及。該種方法可以應(yīng)用在潮陷型土質(zhì)的沉降，還有砂性、不飽和粘土質(zhì)結(jié)構(gòu)。第三，可以有效降低施工成本，因?yàn)樵摲N方法不需要很多建設(shè)工料，也就是一些起重設(shè)備等夯實(shí)機(jī)械的使用租賃費(fèi)用和人員工資。所以降低了施工過程的成本，其其他處理方法（加筋、注漿等）相比較費(fèi)用大大減少，同時與其他處理手段比較，可以有效縮短建設(shè)工期，提高勞動效率。

四、工藝流程

強(qiáng)夯法的作業(yè)機(jī)械主要涉及起重設(shè)備和夯錘。一般的起重設(shè)備的選擇依據(jù)是夯錘重量和提升高度。例如，200千牛的履帶型起重設(shè)備可以很好地滿足強(qiáng)夯的需要，其提升能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過夯錘重量的2倍，這種起重設(shè)備的提升高度在30米左右，可以滿足強(qiáng)夯法26米的最大提升要求。夯錘選取的是鑄鐵的或者是鑄鋼的。[3]通常說來，不同的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，選取的夯錘壓力不同，例如潮陷型土質(zhì)，夯實(shí)深度在5米左右，其選取的夯錘壓力要在32千帕左右。由于夯錘下落在地面上后，壓力很大，而且土質(zhì)粘黏性較強(qiáng)，為了減小提升時夯錘的阻力，夯錘上設(shè)計(jì)了很多貫通孔，減輕提升壓力。除了上述的兩種主要的設(shè)備，還有需要支架裝置及其他設(shè)備等。

一般采用強(qiáng)夯法時，可以對夯實(shí)路面選擇一段進(jìn)行試驗(yàn)，然后再進(jìn)行。強(qiáng)夯路基的第一步就是清理路基上面的雜物，例如建筑廢料等。然后就是點(diǎn)夯實(shí)、二次夯實(shí)、全夯實(shí)三個步驟。點(diǎn)夯實(shí)過程中，可以采用品字形狀，每個落點(diǎn)的距離一般是夯錘直徑的一倍多一些，落點(diǎn)效果要求首先最后的夯實(shí)深度不得超過5公分，其次夯實(shí)點(diǎn)四周的土質(zhì)沒有明顯的凸起，最后要求夯實(shí)深度不宜過大，以防止夯錘提升阻力過大。一般點(diǎn)夯實(shí)完成之后相間6天左右，可以開始二次夯實(shí)，這次夯實(shí)的能量降低至點(diǎn)夯實(shí)的一半左右，落點(diǎn)選擇在上次點(diǎn)夯實(shí)落點(diǎn)之間的土層，還是成品字形狀排列，落點(diǎn)次數(shù)進(jìn)一步減少。觀測路基的土層變化。最后一道工藝就是全夯實(shí)。全夯實(shí)落錘的能量進(jìn)一步降低，落點(diǎn)次數(shù)進(jìn)一步減少，完成上述三個工序之后，夯實(shí)基本完成，下面可以使用推土設(shè)備整地、軋路設(shè)備壓實(shí)地面，檢查嚴(yán)實(shí)度是否滿足高速公路路基要求。但滿足要求時，進(jìn)行填實(shí)土層路基嗎，進(jìn)行下一輪的夯實(shí)作業(yè)。此輪夯實(shí)作業(yè)還是采用點(diǎn)夯實(shí)、二次夯實(shí)、全夯實(shí)三個步驟，落點(diǎn)能量還是逐次減少、落點(diǎn)次數(shù)也是逐次減少。完成上述三個工序之后還是重復(fù)推土機(jī)整地、壓路機(jī)壓實(shí)作業(yè)，最后檢查壓實(shí)度是否滿足施工的技術(shù)要求和國家的強(qiáng)制規(guī)范。

五、作業(yè)時應(yīng)注意問題

首先，如果地下有供水管網(wǎng)，在強(qiáng)夯作業(yè)時，應(yīng)設(shè)置1.5米左右的隔墊層，防止地下管網(wǎng)破裂，導(dǎo)致施工難度進(jìn)一步增大以及造成更大的損失。其次，作業(yè)過程中發(fā)生降雨等情況，要提前作好夯實(shí)路基的掩蓋工作，同時加強(qiáng)排澇。再次，整地過程時，可以留下一定坡度，防止下雨后的積水迅速排出。然后，還要注意每一次落點(diǎn)的位置、距離、次數(shù)要嚴(yán)苛掌握，不能出現(xiàn)漏點(diǎn)、少次數(shù)、不等距等問題。最后注意強(qiáng)夯后適當(dāng)加水，尤其是炎熱的夏季，防止土石揚(yáng)塵現(xiàn)象，同時處于安全考慮，可以在起重設(shè)備操作室前加裝一定的防護(hù)設(shè)備，防止土石飛濺。另外，在檢查強(qiáng)夯效果時，要注意落點(diǎn)的土層高度和總體的土層高度之間的關(guān)系，檢查強(qiáng)夯作業(yè)之后土層回彈程度。夯實(shí)作業(yè)前，選擇一定的壓實(shí)度監(jiān)測點(diǎn)，采集土樣，檢查土壤的壓實(shí)度的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。保證壓實(shí)度達(dá)到95%以上，這樣才能滿足高速路基的要求。

四、結(jié)語

總而言之，強(qiáng)夯法在高速公路路基施工過程中的作用十分明顯。相比其他的路基處理手段，強(qiáng)夯法相對比較操作簡單，工藝簡化，成本較低，有效減少工期提高施工的效率，是一種值得推廣普及的施工作業(yè)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]高廉.強(qiáng)夯法的加固機(jī)理及其在某高速公路中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2011，（9）：53—55.

[2]昊鐵懷，弓天云.強(qiáng)夯地基處理機(jī)理廈其在高速公路中的應(yīng)用[J].潮南交通科技.2000，（4）：1—3.

[3]周春雨.強(qiáng)夯法在濕陷性黃土地基處理中的應(yīng)用[J].交通科技經(jīng)濟(jì)，2007，（5）：16—18.