高速公路高填路基強夯施工技術

左 海

(大同南高速公路分公司，山西 大同 037000)

1 項目背景

此高速公路工程項目的全線長度是23.75 km，起訖樁號是K28+516～K52+266，采用的是雙向四車道，設計的行車速度是100 km/h，項目施工現場處于黃峪溝內，溝壁的兩側地形比較陡峭，露出的巖層大多是花崗巖，局部堆積碎石土與卵石土。此項目中高填路基的填筑方量接近是16.9萬m3，其中最大的填筑高度是33.8 m。路基填方均選擇隧道棄渣填筑方式，為了能夠有效控制高填路基施工后的沉降現象，以及提升路基壓實效果，需要以機械碾壓為前提，然后對三級平臺以上路基實施增強補壓，按照從下至上的順序以4 m填筑高度為間隔單位實施1次強夯，最后一級強夯面處在下路堤頂面，選擇重量級別是15 t的夯錘(其直徑是2.5 m)，單次夯擊能時1 200 kN·m，此項目中設計的強夯量是23 881 m2。

2 施工技術

2.1 溝底強夯處理

實施黃峪溝地面處理，將黃峪溝底路基紅線征地所有范圍之內的腐殖土、樹根以及碎石等清理干凈，在露出卵石地層之后，需要結合實際情況填筑碾壓，保證壓實度≥90%，而碾壓施工結束之后，為了能夠提升黃峪溝底壓實效果，應選擇具備自動脫鉤器設備的液壓履帶式起重機(型號是QUY40，配置的夯錘直徑是2.5 m，重量是15 t)，重點實施溝底強夯處理。第一、二遍主要選擇重量是15 t、直徑是2.5 m的夯錘進行6次夯擊，其中單次的夯擊能是1 200 kN·m[1]。最后2擊的夯沉量之和必須低于10 cm，夯沉值差應<5 cm，同時后一擊夯沉量低于前一擊夯沉量，以保證夯擊處理之后夯坑的周圍底面無隆起現象。此項目中確定的夯點間距是5 m，形狀表現為方格網狀。此外，溝底強夯一共是3遍，其中前2遍方式是跳夯，單次夯擊能是1 200 kN·m，而第3遍采用的是滿夯，單次夯擊能是600 kN，將夯痕進行重疊搭接，以確保表層密實度符合規(guī)范要求。

2.2 選用填筑料

黃峪溝隧道洞渣巖性基本表現是微風化花崗巖，其結構緊密、堅硬，完全符合高填方路基填筑施工要求。采用粒徑滿足規(guī)范要求、級配良好的硬質隧道棄渣作為填料，其中最大粒徑≤層厚2/3。結合設計規(guī)定要求與項目實際情況，為了能夠有效使用隧道洞渣，最大程度上減少洞渣遠距離運輸，所以路基填筑材料選擇的是黃峪溝隧道洞渣，其中硬質石料單軸飽和抗壓強度≥60 MPa，詳見表1所示[2]。中硬質石料單軸飽和抗壓強度是30～60 MPa，詳見表2所示。

表1 硬質石料壓實指標

表2 中硬質石料壓實指標

針對巖性差別比較大的填料分層而言，路基填筑選擇隧道石渣時需要使用橫向水平分層、分段填筑壓實方式，其中分層松浦厚度上路堤≤40 cm，下路堤≤60 cm，而石渣填筑路基的不均勻系數應處于15～20之間，上路堤的頂部40 cm之內填料的最大粒徑應保證<150 mm。

2.3 路基試夯

(1)選取試驗區(qū)?？紤]到此項目中高填路基的底部存在V字型沖溝，且溝壁比較陡峭，現場施工空間較小，所以通過分析研究確定選擇的試驗區(qū)面積是30 cm×30 cm，以試驗的方式得出最優(yōu)的強夯施工參數，即：①夯擊能、夯錘尺寸以及夯錘落距；②試驗區(qū)通過強夯處理之后的平均沉降量[3]；③強夯各點之間的間隔距離、夯擊次數以及夯擊遍數；④最后兩次夯擊沉降量均值。

(2)布設強夯點。首先對強夯場地進行整平處理，其中碾壓密實度應≥90%。嚴格根據施工圖紙內容及要求精準測放強夯區(qū)，以穿眼灌白灰方法準確標記夯點位置，此項目中各夯點呈現為梅花型布設，各夯點的間隔距離是6.5 m。

(3)強夯步驟。第一步：精準標記第一遍強夯施工面夯點位置，然后對施工場地高程進行測量；第二步：強夯起重機就位，由專業(yè)人員操作將夯錘與夯點位置對準；第三步：由施工技術人員負責對夯錘頂面高程進行測量；第四步：由專業(yè)人員操作把夯錘提升至指定高度，等到夯錘與吊鉤脫離之后實現自由下落，并對夯錘頂面高程進行測量；第五步：重復進行第四步，根據技術交底實現1個夯點的有效夯擊；第六步：重復第二步至第五步，實現第1遍夯點的有效夯擊；第七部：采用推土機把第1遍夯坑場地實施整平處理，然后準確測量其高程。

(4)試驗結果。QUY40液壓履帶式起重機具備自動脫鉤器設備，其夯錘直徑是2.5 m，重量是15 t，待夯錘起吊至指定高度之后，拉緊吊鉤鋼絲繩將夯錘脫鉤，由其自由下落實現夯點位置的沖擊，夯點采用梅花型進行布設，確定的夯點間隔距離是6.5 m，落距是6 m，各點的夯擊次數是6次。此試驗區(qū)一共夯擊3遍，其中前2遍采用的是跳夯方式，單次夯擊能是1 00 kN·m，而最后兩擊夯沉量之和應低于10 cm，之差低于5 cm，最后一擊的夯沉量應低于前一擊夯沉量，且夯痕必須重疊搭接，試驗區(qū)內第3遍強夯后確保周圍無隆起現象，各夯點夯沉量均值是28.5 cm[4]。待路基強夯施工完成之后，需要按照規(guī)定要求對地基強度進行檢查。以50 m為間隔距離布設1個檢測點，檢驗點的數量應≥5處。強夯施工結束之后且檢驗達標，則需要實施場地整平碾壓，保證壓實度≥96%，然后實施路基填方施工。施工后的沉降量要求：路基連續(xù)6個月的平均沉降量<5 mm，基層連續(xù)15 d平均沉降量<2 mm。

3 強夯技術工作原理及技術工藝

3.1 強夯技術工作原理

行夯技術在應用時，主要是指在施工過程中可以對重錘進行合理利用，以此來實現自由落體運動，對路基進行加固施工處理，保證路基承載性能得到有效提升。由于軟土路基自身的承載性能普遍比較差，由于受到重錘連續(xù)性的影響和作用，對軟土路基內部結構可以進行適當的改善和優(yōu)化，促使其自身的承載性能可以滿足實際要求?；诖?，為路基的強度、剛度提供保證，滿足目前在建設時的基本要求。

3.2 強夯技術工藝

(1)施工前期準備工作

施工單位在路基加固施工前期，必須要提前進入到施工現場內部進行仔細勘察與分析。對施工區(qū)域范圍內的地質環(huán)境以及地表附著物等相關條件展開綜合分析，對符合要求的方法進行合理利用，保證路基處理的及時性和有效性，盡可能避免周邊環(huán)境對強夯施工帶來的不良影響。在強夯法施工過程中，其產生的振動對周邊建筑物勢必會帶來一系列影響，施工單位必須要結合實際要求，積極采取針對性對策，對安全隱患問題進行預防。所以在強行施工過程中必須要對施工范圍內的多個監(jiān)測站進行合理設置，以開發(fā)挖減震溝等方式，盡可能避免震動對周邊環(huán)境帶來的不良影響。施工單位需要在施工現場對排水系統以及臨時保護系統的進行合理設置，這樣才能夠為強夯施工的有序開展打下良好基礎。

(2)施工現場平整處理

在施工前期，施工單位需要根據實際要求對符合現狀的施工機械設備進行合理利用，保證施工現場的平整處理工作能夠得到全方位有效推進。現階段我國普遍是利用推土機進行平整處理，平整施工完成之后，以強夯法施工能夠保證強夯施工效果得到不斷強化，同時對不良沉降問題進行有效處理。在施工完成之后，針對存在的不良沉降問題進行妥善處理，施工單位需要結合沉降量展開全方位有效檢測和分析。結合實際要求，對技術參數進行適當調整，滿足后續(xù)施工過程中提出的一系列要求。

(3)測量放樣

施工單位在施工前期必須要做好一些準備工作，這樣才能夠為后續(xù)各環(huán)節(jié)施工的全面有序開展打下良好基礎。在實踐中要對先進儀器設備進行合理利用，保證導線點以及加密點等檢測工作的有序開展，保證設計方案以及技術標準要求可以落實。結合一級導線精度，對導線復測以及加密等各方面處理工作進行全方位有效推進，同時要結合四等水準測量方式，保證高程閉合參數加密施工的有序開展。對全站儀進行合理利用，針對相關參數進行準確測定，結合坐標方式對放樣精準度進行確定。在該環(huán)節(jié)施工中相關工作人員必須要結合設計方案中提出的一系列要求，保證編裝以及重裝尺寸得以確定路基施工前期以及后期都需要進行放樣處理，保證數據具有一定準確性和有效性，同時對其展開斷面尺寸檢測，這樣能夠滿足目前工程項目在建設時提出的一系列要求。在放樣施工中，任何排樁間隔距離必須要控制在10 m左右，同時要對道路線性平整度是否可以達到標準要求進行確定。對自動水準儀進行合理利用，這樣能夠保證整個尺寸確定的精準度。

(4)碎石的鋪設

在整個施工過程中，如果施工區(qū)域范圍內的地表當中含有飽和度相對比較高的細粒土壤或者路基結構水位呈現出不斷上升狀態(tài)，此時施工單位必須要結合實際要求，在路基表面對碎石進行鋪設施工處理。同時要對水飽和度進行準確有效檢測，保證其可以控制在相對良好的范圍。碎石鋪設施工過程中，根本目的是為了保證路基強夯施工時可以承載現有諸多壓力，對重錘夯實施工中產生的結構變形等相關問題進行徹底處理。

(5)試夯作業(yè)

通常在軟土路基平整處理完成之后，需要在強夯施工區(qū)域范圍內對排水溝結構進行科學合理的布置和利用。同時結合設計方案中提出的一系列要求，對夯實點的具體位置進行確定，一般夯實點面積通?？刂圃?00 m2范圍之內，對施工設備以及夯擊能量進行確定，這樣才能夠滿足目前在工程技術中提出的一系列要求。在該技術上對技術進行有效管理和控制，對梅花形的布置方式進行合理利用，保證相互之間的間隔距離控制在5 m的范圍之內。在該背景下，要對符合要求的重錘重量進行合理控制，一般控制在16 t、直徑2.35 m、底面積4.35 m2左右即可，同時還要對其自身的自由落體高度進行有效控制，一般控制在13.7 m左右。結合試夯操作規(guī)范以及標準要求，需要對夯擊的數量進行確定，同時還要結合路基沉降量以及相關要求對曲線圖進行繪制，這樣才能夠保證施工過程中的各項技術參數可以滿足實際要求，為施工質量提供保證。

(6)強夯施工

施工單位需要將試夯參數作為其中的重要基礎組成部分，結合目前提出的一系列技術標準和要求，保證強夯施工的全面有序開展。通?？梢岳锰S式夯擊方法進行操作，保證在施工完成之后，可以對其中涉及到的諸多技術參數進行有效管控，促使其可以滿足目前提出的基本要求。施工單位還要對夯擊點的位置精準度進行確定，保證其自身的尺寸偏差可以控制在5 cm范圍之內，在設備中對輔助設備或者是自助脫鉤設備進行合理的設置和利用，保證強夯施工可以有序開展，盡量避免自由落體操作過程中出現重錘偏離等問題。施工單位還要結合實際要求，對水準儀等設備進行合理利用，對沉降量參數進行準確有效的檢測和分析，促使其可以控制在合理的范圍之內。

(7)質量檢測

在強夯施工完成之后，施工單位內部工作人員必須要對重錘的質量、下落距離進行檢查，同時還要保證夯擊施工過程中涉及到的諸多技術參數可以滿足實際要求。更為重要的一點就是要對主夯點以及控制點的位置進行檢測和分析，保證其可以滿足尺寸要求，尺寸偏差通?？刂圃?0 mm的范圍之內。在上述所有的技術參數檢查完成，同時確定達到合格標準要求之后，才能夠保證強夯施工的實施效果。

3.3 強夯施工質量控制

在試夯施工過程中，其根本目的是為了保證對相關技術參數進行確定，尤其是在夯擊遍數、重錘質量以及間歇時間等各方面必須要引起足夠的關注和重視?，F有諸多參數對工程項目的建設質量會產生直接性的影響，所以必須要嚴格按照目前提出的一系列要求進行施工。

在施工現場進行平整處理，將其中存在的雜質進行徹底的清除。第一遍就需要將夯點的位置進行準確有效的標注，后續(xù)對高程參數進行檢測和分析。作起重機安裝過程中，要保證其可以安裝在指定的位置處，同時還要保證夯錘對準夯點，對夯錘的高程參數進行嚴格有效的管理和控制。在整個夯錘起吊到規(guī)定的位置之后，并不需要下落處理，后續(xù)進行高程參數確定之后，一旦出現嚴重的傾斜等問題時，必須要及時對坑底進行平整處理。任何的夯點都必須要嚴格按照現有規(guī)范化的標準要求進行操作，對夯擊的次數進行確定，一直到所有的施工部分可以標準要求為止。

4 總 結

本文結合高速公路工程項目實際情況，重點研究了高填路基強夯施工技術，主要包含了溝底強夯處理、選用填筑料、路基試夯等方面重點研究了高填路基強夯施工技術，同時提出了施工注意事項。研究表明，此高速公路項目采用高填路基強夯技術合理、可行，顯著提升了路基結構承載力與穩(wěn)定性。