浅议高速公路软土地基中的强夯法施工

摘要：本文结合某高速公路三标段的具体情况对强夯法处理高速公路软土地基高填方的施工方法进行论述。

关键词：高速公路；软土地基；强夯法；

1 工程概况

某高速公路A3标段K23+950-K24+380，覆盖层连续范围分布有中等严重液化土层及软土层，层厚为2.5～4.8m，主要为低液限砂土或低液限粘土以及少量塑性指数小于10的粘性土和粉细砂透镜体，下面为微、中风化石灰岩，裂隙、溶蚀，溶洞发育较好，岩体较破碎。为高填路基，经论证采用清淤回填片石以及级配砂砾后强夯，处理长度175m，强夯层数7层，平均宽度、高度14～33m、14.6m，处理面积28143m2，加固深度4m，夯击遍数3遍。主、副夯单击夯击能为2000kN•m，夯点间距4m，主、副夯点击数4次，主夯夯点数1788点，副夯夯点数1730点，满夯能量1000kN•m，满夯面积28143m2。

2 施工准备

场地平整，清除表层土，进行表面松散土层碾压，修筑机械设备进出道路，排除地表水，施工区周边作排水沟以确保场地排水通畅防止积水。

查明强夯场地范围内地下构造物和管线的位置及标高，采取必要措施，防止因强夯施工造成损坏。

测量定点，清理并平整施工场地，进行场地测量放线，埋设水准点标桩和各夯点标桩；按设计施工图给定的范围进行测量放样，并按夯点布置平面进行施工；测量夯实前场地标高，为确定夯实效果提供依据；施工前应按设计初步确定的强夯参数在有代表性的场地上进行工艺性试夯试验。通过强夯前后测试数据的对比，检验强夯效果，确定有关工艺参数。

3 施工工艺

确定施工参数：

①机械设备的确定。强夯施工采用30t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，在臂杆端部设置辅助门架或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。夯锤锤重及夯锤底面面积根据设计文件要求的单击夯击能确定。夯锤底面采用圆形，夯锤中对称设置若干个上下贯通的气孔。自动脱钩采用开钩法或用付卷筒开钩。

②夯锤落距确定。锤重按下式初步确定：加固深度=系数×[（锤重×落距）－10]1/2，落距根据单击夯击能和锤重确定，即锤重（kN）×落距（m）=单击夯击能（kN•m）。

③夯击遍数的确定。夯击遍数设计为3遍，具体工程分主夯、副夯、满夯3种，以主、幅夯为主。一般第一遍隔一点跳夯，第二遍补第一遍空隙，第三遍为低能量满夯（1000kN•m）全幅满夯，达到锤印彼此搭接。

④夯击次数确定。强夯施工每一遍内各个夯点的夯击次数，严格按图纸设计夯击次数，并同时满足单击夯击能不小于2000kN•m，夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深而使起锤困难，且以使土体竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。每个夯击点安排专人检查和记录击数，保证强夯质量。

⑤夯击点的布置，夯击点布置与夯击点位置可根据路基底平面形状布置。

⑥夯击遍数间隔时间确定。具体间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。凡是产生超孔隙水压力、夯坑周围出现较大隆起时，不能继续夯击，要等超孔隙水压力大部分消散后，再夯下一遍。在一遍中若干夯击次数后出现上述情况，也要遵循这一要求，停止夯击，等超孔隙水压力大部分消散后，再夯下一遍。具体间隔时间可根据工艺性试夯确定。施工时首先保证夯击遍数间隔时间，并做详细记录，其次可根据实际情况调整施工流水顺序，安排合理的流水节拍，力争使各区段间达到连续夯击，确保强夯质量。

主要作业人员：机械操作人员、壮工。机械操作人员必须经过专业培训，取得相应资格证书，主要作业人员已经过安全培训，并接受了施工技术交底。

试夯方案：试夯的目的是选择有关施工参数，恰当地选择夯间点矩、每点击数。（试夯区平面尺寸不宜小于20m×20m）选点进行原点测试，并取原状土样，测定有关土性数据，留待试夯后，仍在此处附近进行测试并取土样进行对比分析，如符合设计要求，即可按试夯时的有关技术参数确定正式强夯的技术参数。

夯点的夯击次数必须按图纸设计且应同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于50mm，夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生起锤困难等条件。

采用4遍法夯点间矩，按照设计要求施工，夯点间矩试夯时采用方案：2000kN•m夯击能，夯点间距4m，主、副夯按梅花形布置。先点夯最后为满夯。（夯击能为1000kN•m）根据设计图纸要求，本工程采用强夯参数：单击夯击能W=2000kN•m（设计要求）；锤重和落距：18T，落距11.5m，满足单击夯击能的设计要求。试夯区面积20m×20m，点位布置间距4m。

4 强夯施工

①施工方法：用推土机整平施工场地。当地面坡度陡于1∶5时，挖2 %～4%反坡台阶，台阶长度不小于2m。做好强夯段周围的排水和防振措施，防止在雨季施工时，夯坑内或夯击过的场地有积水和防止强夯时对周围构造物造成损害。定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩或点白灰标出主、副夯点位置，并测量场地高度，设水准基点。分段进行强夯，顺序从边缘夯向中央，一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行。起重机就位，使夯锤对夯点位置。测量夯前锤顶高程，确保夯击能。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。将夯锤起吊到预定高度，待夯锤自由下落后，放下吊钩、测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜时，应及时将坑底整平。强夯过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录。按设计规定次数及控制标准，完成各夯点的夯击。点夯完成后用推土机整平场地，最后用低能量满夯一遍。

②技术措施：施工现场应设排水沟，以利地表积水及时排出场外，夯坑内积水应及时排出。根据勘察地质报告表明场地内填土绝大部分天然含水率较大，可能在施工过程中出现部分无法强夯区域，应会同监理、设计、建设单位及时采取措施处理。强夯应分段施工，由边向中，沿着地下水的排池方向施工，以免破坏天然排水通道的连续性形成“水囊”而造成的隐患。终夯条件：按设计要求最后两击平均夯沉量小于50mm。根据地质勘察报告提供的填土层天然含水率平均值，如果大大超过了最佳含水率，加之现在施工正是雨水较多的季节，因此对强夯施工质量会有很大影响，而且工期要求紧，不能按有关规定进行试夯；对于在施工过程中需建设、设计、监理及施工各方加强联系及时沟通，强夯完工后及时按规定进行检测，为设计提供可靠数据。

5 强夯施工应注意的事项

强夯前应对起重机、滑轮组及脱钩器等全面检查，并进行试吊、试夯，一切正常方可强夯。强夯场地与建筑物间应按设计要求采取隔振或防振措施。当强夯施工所产生的震动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振减震措施。一般即有建筑50m范围内不宜采用强夯措施。当涵洞附近需进行强夯时，可先进行路基范围的强夯后，再施工涵洞。起吊夯锤保持匀速，不得高空长时间停留，严禁急升猛降防锤脱落。停止作业时，将夯锤落至地面。夯锤起吊后，臂杆和夯锤下及附近15m范围内严禁站人。有建筑50m范围内不宜采用强夯措施。强夯开始时应检查是否处于中心，若有偏心时，应采取在锤边焊钢板或增加混凝土等办法使其平横，防止夯锤倾斜。夯坑随夯随填，不过夜，以防积水，并视天气情况变化而定。施工过程中，必须做好施工记录，整理后提交设计方分析调整参数。干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。当风力大于5级时，应停止强夯作业，以防机械倾倒，保证安全。为防止飞石伤人，现场工作人员应戴安全帽。在夯击时，所有人员应退出安全线以外，机械设备应严格按照操作规范进行操作。夯锤上应设通气孔，如遇堵塞，应立即开通，加强强夯施工过程的监测，施工中应有专人负责监测工作。

6质量控制

按设计要求确定夯击主、副点位置。夯击时夯锤的气孔要畅通，夯锤落地时应基本水平。各夯点应放线定位，夯完后检查夯坑位置，发现偏差及漏夯应及时纠正。强夯施工时应对每一夯击点的单夯夯击能量、夯击次数和每次夯沉量等进行详细记录。各施工班组必须严格按照设计文件确定的施工参数进行施工，牢固树立全局观念，服从统一指挥按照质量认证质量条例控制质量。施工前认真阅读施工技术文件，并层层进行技术交底，做到所有施工人员对设计要求、质量标准、施工方案人人心中有数。每打一个夯点，记录员应对号进行记录，并在施工图上圈记，避免错位和漏夯。发现偏差和漏夯时纠正。如遇松软土层，夯击击数已接近最大锤击数而每击下沉量仍很大，应停下来填满夯坑，先打附近其他点。

强夯施工中根据场地地形考虑，排除地面水，排除方法采用以下方式：当自然条件允许时，可结合推土，利用自然坡排除积水到场地下，该工程主要考虑采用此种方式排水。如自然条件不好，可在场外设排水沟，利用抽积水到排水沟排走。

强夯施工：随时自检，发现不合格，马上返工直到合格；落点平稳，夯位准确，如有错位填平再夯；满夯须锤与锤相交1/3，如此反复，夯完后进行场地平整及表面压实。强夯下沉量控制采用钢尺或水准仪测标高控制，最后两击平均夯沉量应不大于50mm，夯坑周围不应有过大的隆起，发现有隆起时应预压或小能量夯击。为防止强夯对临近建筑物或先有管沟造成不利影响，须在临近建筑物或先有管沟与强夯区之间开挖防震沟予以预防。

7质量检测

满夯完成后，静置7d，使地基最终稳定，采用瑞利波法（SASW）为主标准贯入试验为辅的检测方法进行检测，均应能满足要求。

8结语

强夯法处理软土地基，施工操作简便、投入人力和设备资源少、施工速度快，对砂土液化地基的处理效果尤为良好，在公路施工中是相对理想的软土地基处理方式。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。