道路路基處理中強(qiáng)夯法的施工技術(shù)

李春蘭

（清徐縣城鄉(xiāng)建設(shè)中心，山西 太原 030400）

0 引言

我國(guó)境內(nèi)的黃土分布較多，且土層厚實(shí)，總覆蓋面積在數(shù)十萬平方千米左右。黃土在被水體浸濕后或受到外部荷載的影響時(shí)會(huì)產(chǎn)生自重應(yīng)力，導(dǎo)致土層整體沉降，由此引發(fā)濕陷的情況。該類黃土由大量細(xì)小顆粒構(gòu)成，處于干旱及半干旱的自然環(huán)境中，相互黏結(jié)效果不強(qiáng)，易產(chǎn)生形態(tài)及規(guī)格各異的縫隙。外在體現(xiàn)是，天然條件下，肉眼能直接觀察到縫隙，土層透水與吸水效果較佳，黏聚性不高。此類黃土接觸水體后會(huì)更松散，導(dǎo)致土層強(qiáng)度弱化，缺乏穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)下沉的狀況，這對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目而言會(huì)帶來嚴(yán)重隱患。而在遇到此種地基時(shí)，需改變土層原本孔隙結(jié)構(gòu)，優(yōu)化物理性質(zhì)，以提升上層建筑的可靠性。

1 強(qiáng)夯法的處理要點(diǎn)

強(qiáng)夯法是處理軟弱地基的重要方式之一，對(duì)市政施工質(zhì)量具有重要影響。當(dāng)土壤質(zhì)地較為疏松時(shí)，例如，雜填土、淤泥質(zhì)土、淤泥等，可以采用密實(shí)加固處理，在重力的作用下，可以對(duì)地基進(jìn)行反復(fù)夯擊，確保土層中的顆粒相互融合，成為牢固的整體，進(jìn)而增強(qiáng)地基的堅(jiān)固性。在施工過程中，施工人員可以使用強(qiáng)夯法強(qiáng)力夯擊地基，在機(jī)械作用力下，可以增強(qiáng)地基的密實(shí)度，使其具有較高的勞動(dòng)性與穩(wěn)定性，防止在后期施工中產(chǎn)生沉降問題。在使用強(qiáng)夯法的過程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)使用起重機(jī)等機(jī)械設(shè)備，不斷升高夯擊重錘，當(dāng)高度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)則讓重錘自由下墜，在此過程中產(chǎn)生的作用力，將會(huì)改變軟弱地基的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)密實(shí)度。該方法與其余處理技術(shù)相比較為簡(jiǎn)便，不用消耗過多的外界資源，只需要憑借起重機(jī)即可，可以降低施工成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，因此，強(qiáng)夯法被廣泛投入到施工中，可以有效改良軟土基地，排出多余的水分，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生沉降現(xiàn)象[1]。

2 強(qiáng)夯法施工的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在公路工程路基施工過程中，強(qiáng)夯法處理技術(shù)表現(xiàn)出的施工優(yōu)勢(shì)和加固效果非常明顯，可以有效提高公路路基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和承載力，同時(shí)通過強(qiáng)夯法的使用，可以進(jìn)一步降低公路路基土壤的空隙率和壓縮性能，全面提高路基結(jié)構(gòu)的壓實(shí)程度和穩(wěn)定性。通過強(qiáng)夯法施工，可以有效提高路基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的干密度，同時(shí)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變路基基礎(chǔ)部分的土壤壓縮模量。通過強(qiáng)夯法施工的使用，可以進(jìn)一步提高基礎(chǔ)部分土壤結(jié)構(gòu)的振動(dòng)液化水平，所表現(xiàn)出的地基加固處理效果非常明顯，可以提高路基結(jié)構(gòu)的均勻性和穩(wěn)定性，有效提高基礎(chǔ)部分的承載能力?，F(xiàn)階段，公路路基施工中對(duì)強(qiáng)夯法的使用非常常見。采用強(qiáng)夯法施工必須要了解路基土壤性質(zhì)，可以對(duì)一些飽和度相對(duì)較低的粉土地質(zhì)條件、素填土地質(zhì)條件以及碎石土材料等進(jìn)行有效處理，同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)將碎石等不同原材料直接填充到地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)部。在實(shí)際施工中，必須注意強(qiáng)夯置換材料之前要充分做好工程施工區(qū)域的地質(zhì)條件勘測(cè)工作，要保證滿足強(qiáng)夯法施工的基礎(chǔ)條件，以此提高地基整體的壓實(shí)處理效果。此外，強(qiáng)夯法在公路路基施工過程中表現(xiàn)出的另一種優(yōu)勢(shì)是經(jīng)濟(jì)成本投入相對(duì)較低，并且在工程施工中基本不需要使用輔助性材料，可以進(jìn)一步控制施工材料成本的投入。與傳統(tǒng)的注漿施工以及置換施工處理方法相比，強(qiáng)夯法施工表現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)非常明顯，可以最大限度地節(jié)約工程施工成本，實(shí)現(xiàn)道路工程建設(shè)更高的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3 濕陷性黃土地基處理項(xiàng)目概述

某項(xiàng)目地處黃土分布集中區(qū)域，當(dāng)?shù)啬杲邓坎欢?，但蒸發(fā)量大，使得水體保存的條件不佳，水資源不豐富。在此項(xiàng)目劃定區(qū)域的場(chǎng)地內(nèi)，地下水大多為基巖裂隙水，流淌于砂巖縫隙內(nèi)，借助下降泉渠道由溝谷出露，同時(shí)此區(qū)域的地下水補(bǔ)給主要為自然降水。另外，個(gè)別坡面區(qū)域有上層滯水，大多為黃土縫隙中的水體。黃土層中有古土壤，黏粒實(shí)際占比較大，土層透水性不佳，由此形成上層止水。項(xiàng)目的總體地勢(shì)走向?yàn)槲鞅钡?、東南高。此項(xiàng)目地基涉及的濕陷性黃土達(dá)到自重Ⅳ等級(jí)，少數(shù)位置為非自重Ⅰ等級(jí)。通過總體討論及研究相關(guān)地質(zhì)材料，最終選定強(qiáng)夯法實(shí)施地基處理[3]。

4 強(qiáng)夯法存在的問題

結(jié)合現(xiàn)階段的技術(shù)水平分析，強(qiáng)夯法在科學(xué)的處理濕陷性黃土地基的過程中，還存在著一些亟待處理的問題。

（1）深層加工極易受到施工機(jī)具的干擾，地基土層厚度超出12m時(shí)，施工的效能也會(huì)備受干擾。

（2）振動(dòng)問題和噪聲污染問題嚴(yán)重，因?yàn)閺?qiáng)夯法在實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)巨大的沖擊能量，所以加固地基的階段還會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)和噪聲污染，人員相對(duì)密集的地方和受保護(hù)建筑物的適用性不夠理想。

（3）施工效果盡管可以達(dá)到既定的標(biāo)準(zhǔn)，但是缺乏系統(tǒng)計(jì)算方式，直接地限制了強(qiáng)夯法應(yīng)用，若要針對(duì)精確施工的地段加以分析，則局限性顯著。

5 道路路基施工中強(qiáng)夯法的技術(shù)要點(diǎn)

5.1 處理方案設(shè)計(jì)

選擇強(qiáng)夯法的施工項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)提前設(shè)定諸多要素參數(shù)。以單點(diǎn)夯擊為例，其產(chǎn)生的效能關(guān)系到加固深度及施工效果，越接近錘體的土層加固處理效果越佳，相應(yīng)的施工強(qiáng)度及承載力改善效果越明顯。另外，夯擊產(chǎn)生的能量和錘體自重及起吊高度有關(guān)，如果夯擊能量不適宜，會(huì)對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，需結(jié)合土層物理力學(xué)設(shè)定符合施工標(biāo)準(zhǔn)的最高夯擊能量。

5.2 試夯

對(duì)于特定的小片區(qū)域試夯，試驗(yàn)不同夯擊能以及相關(guān)的次數(shù)等，單點(diǎn)夯應(yīng)該布置好測(cè)試水平及豎直位移，科學(xué)記錄夯沉量。測(cè)定夯深以及口徑等，分析夯坑填料厚度，測(cè)定好孔隙水壓力消散的具體時(shí)間，明確振動(dòng)影響范圍以及大小。試夯的階段，還需展開科學(xué)的取樣分析，對(duì)于含水量和密度等加以判斷。

5.3 孔隙水壓力檢測(cè)

（1）完成第1遍夯擊后，由于消散作用，最遲在48h內(nèi)超靜孔隙水壓力可消散至較低水平，達(dá)到峰值15%以下。

（2）滿夯作業(yè)后，兩個(gè)試驗(yàn)段超靜孔隙水壓力約需消耗9d，可使超靜孔隙水壓力完全消散至0。

（3）相較于第1遍夯擊作業(yè)，第2遍夯擊后超靜孔隙水壓力峰值基本與第1遍相當(dāng)，但超靜孔隙水壓力消散速度較慢。這是由于第1遍夯擊后，表層吹填砂相對(duì)較為松散，土體間隙相對(duì)較大，更利于超靜孔隙水壓力消散，而2遍夯擊后土體更加密實(shí)，降低了超靜孔隙水壓力消散速度。由于兩個(gè)試驗(yàn)段土體均勻性差異，導(dǎo)致兩段土體強(qiáng)夯試驗(yàn)超靜孔隙水壓力變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一定差異。

5.4 夯實(shí)施工中的相關(guān)控制要點(diǎn)

對(duì)高速公路路基進(jìn)行壓實(shí)處理時(shí)，首先要合理選擇路基施工材料，以保證路基壓實(shí)工作完成之后符合公路工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，項(xiàng)目施工人員需要對(duì)本段高速公路工程路基的整體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行深入了解，確定夯擊次數(shù)和頻率，提高路基夯實(shí)工作效率，同時(shí)保證基礎(chǔ)土壤層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通常情況下，因?yàn)閺?qiáng)夯吊機(jī)設(shè)備具有較強(qiáng)的起吊能力，因此，在路基強(qiáng)夯法施工過程中應(yīng)用非常普遍。將夯錘起吊到特定的高度后，通過自由落體的方式，對(duì)基礎(chǔ)土壤層形成較大的沖擊作用和效果，并且將夯錘的形狀設(shè)置為梅花型，整體的壓實(shí)工作效果更加明顯。在路基夯實(shí)工作過程中需要對(duì)夯擊次數(shù)進(jìn)行有效確認(rèn)，夯擊次數(shù)需要滿足特定的條件，同時(shí)兩次夯擊沉降量大小需要滿足以下要求：①單次夯擊能在4000kN·m的條件下，沉降量大小需要控制在50mm以內(nèi)。②單機(jī)夯擊能超過4000kN·m且小于6000kN·m的條件下，沉降量大小需要控制在100mm以內(nèi)；當(dāng)單次夯擊能超過6000kN·m以上都需要保證沉降量控制在200mm以上，為有效保證夯擊工作完成后，夯坑周圍地面不均勻沉降位置處于一種可控的范圍，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生較大的突起情況，不能因?yàn)楹粨艨舆^大造成提錘難度加大等問題，需要有效結(jié)合公路工程的建設(shè)施工特性，結(jié)合以往的工程項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)夯擊次數(shù)和頻率進(jìn)行有效控制，保證結(jié)構(gòu)的夯擊效果和穩(wěn)定性[4]。

5.5 滿夯碾壓平整

上述處理步驟全部結(jié)束后，需組織現(xiàn)場(chǎng)滿夯，此項(xiàng)施工處理可設(shè)置成1000kN·m規(guī)格，進(jìn)行實(shí)地作業(yè)。施工機(jī)械就位后，立即確定下落高度，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)開展設(shè)定次數(shù)的夯擊作業(yè)，并在完成夯擊處理后及時(shí)平整地表，測(cè)定實(shí)地標(biāo)高。倘若項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)的表層有松土，需借助滿夯實(shí)現(xiàn)加固，同時(shí)利用推土機(jī)平整場(chǎng)地區(qū)域，并借助壓路機(jī)進(jìn)一步夯實(shí)。完成以上施工內(nèi)容后，及時(shí)檢測(cè)場(chǎng)地內(nèi)的土層壓實(shí)情況，可利用灌砂法處理。在完成自檢與監(jiān)理驗(yàn)收并確定達(dá)標(biāo)后，才能安排后續(xù)作業(yè)。

6 施工質(zhì)量控制

6.1 做好準(zhǔn)備工作

市政道路路基施工質(zhì)量與對(duì)應(yīng)的質(zhì)量管理工作有著直接的聯(lián)系。為了能夠更好地提高路基施工水平，首先，施工企業(yè)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的質(zhì)量管控和監(jiān)督制度，落實(shí)過程管理；其次，在準(zhǔn)備階段，要讓施工人員充分了解現(xiàn)場(chǎng)的情況，結(jié)合實(shí)際情況制定具體的施工方案，施工人員要重視路基的測(cè)量操作，詳細(xì)測(cè)量后才能夠進(jìn)行施工；最后，在做好壓實(shí)作業(yè)后，針對(duì)邊溝和截水溝的開挖也應(yīng)該做好工作，并制定具體的排水設(shè)施。

6.2 做好特殊天氣的養(yǎng)護(hù)工作

若遇到突發(fā)強(qiáng)降雨的特殊天氣，對(duì)路基要進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，采用先進(jìn)的設(shè)備對(duì)降水量展開分析和對(duì)比，提高路基抵抗災(zāi)害的能力，同時(shí)也為施工作業(yè)提供有效的參考數(shù)據(jù)及資料。另外，在市政路基建設(shè)中，要關(guān)注綠化方面的建設(shè)，通過綠化工程，可以提高市政道路路基的穩(wěn)定性，同時(shí)還能減少水土流失等問題造成的路基塌陷，可以起到較好的凈化空氣和綠化環(huán)境的效果。

6.3 加強(qiáng)材料控制

在市政道路路基施工過程中，施工企業(yè)不僅要做好技術(shù)交底管理工作，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工需要用到的材料管理，制定完整的材料管理制度，施工人員充分了解各類材料的特點(diǎn)，根據(jù)施工要求來選擇適合的材料，保證材料的質(zhì)量，充分發(fā)揮材料的價(jià)值，確保路基施工的順利完成，以此來更好地提高路基施工質(zhì)量。

6.4 做好坡面防護(hù)

通常情況下，路基邊坡都是長(zhǎng)期暴露在外，會(huì)受到雨水、風(fēng)的侵蝕，因此為確保路基的使用壽命，就要加強(qiáng)坡面防護(hù)作業(yè)，這也是路基安全性的重要保障。近年來，隨著人們的環(huán)保意識(shí)提升，工程中也越來越多地使用植被種植的方式來達(dá)到坡面防護(hù)目的，不僅大大提高了生態(tài)效益，還能有效降低施工成本。此外，利用植物還能提高路基的穩(wěn)定性及表層土系的覆蓋率，有效地提高了土壤的含水量提高，減少了雨水的侵蝕，也讓邊坡美化程度大大提升。

6.5 做好機(jī)械作業(yè)安排

在施工之前，需要根據(jù)工程的地形、地基情況來選擇施工機(jī)械設(shè)備。在施工過程中，應(yīng)該根據(jù)施工圖紙要求進(jìn)行具體操作，如在用推土機(jī)來完成對(duì)道路地基的處理時(shí)，應(yīng)從兩側(cè)來進(jìn)行推填。在處理地基時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)土壤的含水量與實(shí)際要求不符，就需要及時(shí)進(jìn)行處理。比如，含水量不足，就需要灑水；含水量超標(biāo)，就要用翻曬機(jī)械來進(jìn)行減少含水量。針對(duì)集中取土的地段，可以利用鏟車來運(yùn)送，具體機(jī)械類型和數(shù)量要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行處理[5]。

6.6 處理效果檢測(cè)

針對(duì)此類項(xiàng)目，通常是借助取土試樣與土工試驗(yàn)等方式完成質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)。此外，在施工場(chǎng)地附近原本便分布構(gòu)建物，需組織振動(dòng)測(cè)試，以衡量施工作業(yè)的實(shí)際質(zhì)量成效。該項(xiàng)目在完成地基強(qiáng)夯作業(yè)后，在7d內(nèi)組織了質(zhì)量檢測(cè)。結(jié)果顯示，該項(xiàng)目強(qiáng)夯處理結(jié)果滿足質(zhì)量指標(biāo)。具體檢測(cè)數(shù)據(jù)如下。

（1）在2000kN·m條件下，處理前后的干密度分別是1.42g/cm3與1.56g/cm3，孔隙比為0.955與0.754，壓縮系數(shù)分別是0.137MPa-1與0.101MPa-1，土層承載力為150kPa和160kPa，濕陷系數(shù)為0.0315和0.0067。

（2）在6000kN·m條件下，處理前后的干密度分別是1.42g/cm3與1.8g/cm3，孔隙比為0.927與0.746，壓縮系數(shù)分別是0.1MPa-1與0.082MPa-1，土層承載力為150kPa和180kPa，濕陷系數(shù)為0.021和0.0027。在實(shí)際作業(yè)期間，通過試驗(yàn)活動(dòng)測(cè)出，該地基在強(qiáng)夯施工后，其結(jié)構(gòu)可靠性和承載力均得到強(qiáng)化，同時(shí)符合設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)，一次驗(yàn)收合格，給之后上部的其他作業(yè)環(huán)節(jié)夯實(shí)了基礎(chǔ)。

7 結(jié)語

綜上所述，在公路工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，強(qiáng)夯法在路基工程中的應(yīng)用效果非常明顯，為充分發(fā)揮強(qiáng)夯法施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，必須要對(duì)區(qū)域的地基條件情況進(jìn)行全面勘查和分析，保證施工區(qū)域地基土壤條件滿足強(qiáng)夯法的施工要求和標(biāo)準(zhǔn)，并且施工人員需要落實(shí)強(qiáng)夯法的施工控制要點(diǎn)，全面提高公路路基的壓實(shí)度和穩(wěn)定性，提高公路工程建設(shè)施工質(zhì)量。