强夯法在道路地基处理中的应用

【摘 要】通过对工程实例的介绍，对强夯或强夯置换法在沿海吹填土区域道路地基处理中的应用进行了论述，提出在施工中应特别注意的问题，并对强夯法与其他地基处理方法的综合运用进行了探讨，为以后类似工程的地基处理提供参考。

【关键词】吹填土；强夯；强夯置换；道路地基处理；工后沉降

0 前言

进入新世纪以来，随着社会及经济的发展，沿海城市迎来了新一轮的发展期。开发港口、发展工业区、建设城市新区等等，急需大量的土地资源。在这种情况下，许多地方通过围海造地拓展城市空间，进行工业及民用设施的建设，以缓解城市人多地少的窘境。在围海造地的地基上进行工程建设的难点就是其地基土为软弱土：吹填土，吹填土是用挖泥船和泥浆泵把海中的泥沙通过水力吹填堆筑在一起而形成的沉积土。在吹填过程中，泥沙结构遭到破坏，并以细小颗粒的形式缓慢沉积。因而吹填土具有塑性指数大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高压缩性、渗透性小等特点。而且由于其沉积时间短，一般处于欠固结状态，土质弱，强度低，因此必须经过地基处理后方可作为建筑物地基。地基处理方法的选择是否得当，对工程质量、建设周期及工程造价影响较大。本文结合某钢铁基地主干道项目道路地基处理的工程实践，对吹填土路基的处理方案进行比选分析，提出合理的地基处理方案，以达到安全合理，经济高效的目的。

1 工程概况

根据总体规划，本钢铁基地总占地面积约12.1526平方公里，临近海边，其中陆域面积约为3.4578平方公里，约占总面积的28.45%，海域面积约8.6948平方公里，约占总面积的71.55%，规划年产量1000万吨钢铁，目前主要进行厂区内主干道的建设。主干道分两期建设，一期修建钢铁大道，创业大道，环厂西路，环厂南路四条道路，四条道路总长度约为15.8公里，道路宽度除环厂南路为20m外，其余均为24m。为双向六车道的一级公路，设计车速为30km，最大载重量为平板挂车-120级。四条道路占地范围较广，横贯厂区东西南北四个方向。在道路建设的过程中，须同时考虑厂区雨排水，电力等管线的敷设。

根据总图布置，此次建设的道路有约12.4公里路面处在海域范围内，也即是处在吹填土的范围内，而且局部路段还含有淤泥。根据地质报告，这些土含水量高，压缩性大，强度低，土层厚，土质不均匀，未经处理不宜直接作为道路路基。而且要求处理的范围较大，因此对本项目来说，选择合理的道路地基处理方案，提高吹填土地基承载力，以达到经济、可靠、合理、周期短、易于施工并减少道路工后沉降是工程建设的关键。

2 地基处理方法的选用

2.1 地基处理方法的选择

根据道路等级及使用情况，本次对道路地基处理要求地基承载力特征值达到150kPa，密实度达到0.93。考虑道路两侧预埋管线的需要，处理范围为道路两侧以外各6m，整个处理宽度达到36m，全部处理面积将近45万平方米。要求处理的深度在6～8m，局部达到10m以上。为选择合理的地基处理方案，我们需要对常规的处理方法有所了解，在进行综合考虑后再确定最终的方案。软土地基上的地基处理，常规方法有真空预压、堆载预压、强夯、振冲碎石桩法，水泥搅拌桩法等，这些方法都各自有其适用范围，施工费用也各不相同，针对本项目的实际特点，经过多方比较，最终选择强夯法作为道路地基处理方法。

2.2 强夯法的优点

施工机具简单：强夯机具主要为履带式起重机。当起吊能力有限时，可辅以龙门架等设施。

节省材料：一般的强夯处理是将原状土施以能量，无需添加建筑材料，大大缩短施工周期。

节省造价：由于强夯工艺无需材料，节省了建筑材料的购置、运输、制作、打入费用，除了消耗油料外，没有其它消耗。

施工快捷：只要工艺适合，特别是对粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短；但是，雨天影响比较严重。

3 强夯法与其它方法综合使用的探讨

在实际工程中，地质情况往往千差万别。就拿本钢铁基地的道路来说，因占地面积较广，地质情况也是各不相同。需要做地基处理的土质，从上到下基本上可以归纳为三大类：第一类为杂填土+吹填土（或其它软土）+岩石层，吹填土层厚度约为6～8m，整个场地均有布置；第二类为杂填土+吹填土+淤泥层+岩石层，淤泥层夹在吹填土范围内，厚度为1m～3m左右，主要在环厂西路布置；第三类为淤泥层+岩石层，淤泥层在最顶层，厚度最大可达8～12m，环厂西路和创业大道各布置有约1km。对第一类土质而言，强夯法能达到要求，但是对第二类，第三类的土质情况，仅仅采用强夯法是无法达到设计要求，这就需要我们采用多种方法综合起来进行全方位考虑。下面针对不同情况分别论述：

3.1 强夯法与换填法的结合

在本次施工的道路中，有大约2公里的路段其地质情况属于上述第三类土。根据地质报告，淤泥层的承载力特征值为65kPa，压缩模量为2.5MPa，为高压缩性土。重型机械设备及地基处理设备均无法直接在其上进行施工。故须对其进行先期处理，达到重型机械设备能在其上进行施工后才能进行强夯施工。因现场可以提供大量的开山石，在综合考虑了造价及工期等因素的基础上，这一类地基土均采取了淤泥土置换+换填开山石+强夯（强夯置换）的方案进行了此路段的地基处理。具体施工方法为：将软土区域开挖深度3～4m左右，将开挖出的软土外运，用开山石换填，在换填的同时进行碾压，换填完成后，在整个区域采用采用两遍点夯和一遍满夯。两遍点夯施工完成后再进行一遍满夯，满夯时采用能级1500kN.m。通过检测，各项指标均能满足设计要求。

3.2 道路二次形成方案

根据本钢铁基地的建设特点：建设周期较长，后期工程施工过程中会有大量的重载车使用已完工路面。为降低道路的工后沉降，在对类似工程进行多次考察研究后，我们提出了道路二次形成的方案。也即是在道路地基处理完成后，为了将道路的工后沉降降低到最小，建议道路分两段施工，待第一段沉降完成后再进行第二段施工。具体施工方案是：在第一段路基处理完成后，开挖至路槽标高4.2m（路面最终标高为5.2m），再铺筑开山石200cm，表面用5cm级配碎石找平，作为临时道路使用，道路中心线顶标高为4.45m。在使用的过程中，如果路面沉降过多，随时补充级配碎石，保证路面的顶标高在4.45m不变。第一阶段临时道路形成时，需沿道路两侧开挖临时排水沟，避免道路被水浸泡，影响道路质量。待沉降稳定后再进行第二阶段的道路结构层及路面沥青的铺设施工。第一阶段与第二阶段的施工时间间隔可根据试验数据确定或待整个项目完工后再实施。

采取这种施工方案，笔者认为有以下优点：可以利用地基土的自重固结作用及重载车的碾压作用将地基土的密实度进一步提高，从而使道路沉降先于道路结构层施工前发生，大大降低道路的最终沉降。此种方案不需要额外产生费用，同时也大大降低道路的维护保养费用。

4 结论

目前，本工程正在施工中，已施工完成的部分路段经检测已能达到设计要求。其实，不同的工程地质情况千差万别，而现有的成熟的地基处理方案也很多，如何兼顾经济，可靠，合理，周期短等因素，选择巧妙合理的方案是结构工程师应着重考虑的问题。随着科技的进步，在进一步加强对吹填土或软土微观结构的研究，结合物理、化学、力学等学科，积极开展实验研究及现场试验，探索新的有效处理途径，在当前社会具有非常重要的现实意义。

【参考文献】

[1]李俊.强夯法加固地基研究和优化设计应用[D].长沙：中南大学，2006.

[2]朱银乐.沿海吹填土区域道路地基处理方法探讨[J].城市道桥与防洪，2010，7（7）：25-28.