文/韓紹利

1 基本情況

項目局部路段路基的軟弱土厚度薄，埋深較小，上覆層為次生黃土，對于Ⅱ級非自重濕陷性黃土的橋頭段設(shè)計采用3000kN·m 強夯法處理地基，以消除路基范圍內(nèi)黃土的濕陷性，提高路基承載力。在3000kN·m 強夯首件施工時，點夯夯擊10 次后形成了平均深度在2.514m 的深坑，提錘十分困難，且最后兩擊的平均夯沉量為22.15cm，不能滿足最后兩擊平均夯沉量不大于5cm 的設(shè)計要求，經(jīng)各方討論研究橋頭段路基改為3000kN·m 強夯置換碎石施工。強夯置換法施工，是利用高沖擊能將碎石等材料強力擠入地基中，在地基中形成一個一個的粒料墩，墩與墩間土體形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減少沉降。強夯置換范圍為護(hù)坡道外側(cè)，縱向不小于20m 或2 倍橋臺高（兩者取大值）。

2 施工前期準(zhǔn)備

橋頭路基強夯前必須對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，通過圖紙說明、現(xiàn)場察看、走訪各相關(guān)單位及附近鎮(zhèn)村負(fù)責(zé)人和村民，確定地下各管線、結(jié)構(gòu)物位置、深度，地上線路的走向及高度，根據(jù)情況提前做好施工方案，確定施工順序?，F(xiàn)場要清理干凈，排水挖淤，大致整平，坡度較大的可以挖成臺階，以便施工。高處可整修成向外側(cè)的坡度來排水，低洼處應(yīng)根據(jù)地形提前修好排水設(shè)施，保證施工場地內(nèi)無積水。施工便道修筑，確保運輸設(shè)備通行。施工技術(shù)人員應(yīng)熟悉圖紙、合同文件、技術(shù)規(guī)范和線路控制樁點；規(guī)劃施工流程圖（見圖1），制定施工方案，對施工人員進(jìn)行分工，并進(jìn)行技術(shù)交底；測量組進(jìn)行測量放線，定出控制軸線、強夯場地邊線，標(biāo)出夯點位置，并在不受強夯影響地點，設(shè)置水準(zhǔn)基點，以便現(xiàn)場施工測量使用。

圖1 強夯置換施工流程圖

設(shè)備部按照方案組織施工機械進(jìn)場并檢查其性能，對操作人員技術(shù)安全交底。進(jìn)場的機械有強夯機兩臺：ZTM300 和QU20 履帶式強夯機，起重能力分別為30t 和20t,起重能力大于1.5 倍錘重，脫鉤方式采用自動脫鉤裝置，拉繩的一端固定在夯錘上，另外一端固定在計算好高度的索柄上，當(dāng)牽引上升至預(yù)設(shè)高度時，拉繩將固定在夯錘上的掛鉤拉開，夯錘自由下落，以此控制夯擊高度一致。夯錘：夯錘選擇圓形錘2 個，吊環(huán)為φ 50mm，中心布設(shè)4 個φ300mm 排氣孔。夯錘重分別為16.83t（用于3000kN·m，第一、二遍夯）和10.75t(用于1000kN·m，滿夯)。其他機械分別有：1 臺PY220 平地機、5T 裝載機1 臺、山推160 推土機1 臺、YZ20C 壓路機1 臺、CAT230 挖掘機1 臺[1]。置換需要的碎石礫徑不大于8cm,為0.5～5cm，含泥量不大于5%，需要經(jīng)過項目實驗室及各方檢測合格后直接運至施工位置。

3 強夯置換施工要求

夯點按照圖紙設(shè)計布置：點夯夯點間距4×4m，正方形布設(shè)，為確保地表土的均勻性和較高的密實度采用兩遍點夯，第一遍點夯采用正方形布置，間距8m；第二遍夯點在第一遍夯點之間布置，即插夯，間距同為8m（見圖2）；第三遍滿夯布置，間距3.75m，為防止出現(xiàn)“死角（或盲區(qū)）”夯印彼此搭接1/4（見圖3）。

圖2 第一遍點夯位置，第二遍點夯位置

圖3 滿夯布置

設(shè)計及各方現(xiàn)場確定的方案為，第一、二遍點夯：夯擊能3000kN·m，第三遍滿夯：夯擊能1000kN·m，并且要滿足點夯夯擊最后兩擊夯沉量不超過5cm；夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難問題。根據(jù)夯擊能計算夯錘落距:H=夯擊能/錘重,第1、2 遍錘重16.83t,夯錘落距=3000kN·m/(16.83×9.8)kN=18.19m，第3 遍錘重10.75t, 夯錘落距=1000kN·m/(10.75×9.8)kN=9.49m(見表1)。

表1 強夯技術(shù)參數(shù)表

強夯施工點夯間隔時間需要根據(jù)土中超靜孔隙水壓力的消散時間來確定。一般濕陷性黃土可取2～4周，但當(dāng)含水量較低且滲透性較好時可以縮短時間。同時夯坑周圍隆起時，也不能繼續(xù)夯擊，要等超孔隙水壓力消散后，再繼續(xù)。本段路基點夯間隔時間取一周。

4 強夯置換施工

在準(zhǔn)備好的施工段落上，測量人員用GPS 或全站儀定位，測量夯前地面高程，根據(jù)做好的夯點布置圖，用鋼卷尺在設(shè)計強夯范圍內(nèi)按要求布置第一遍夯擊能3000kN·m 點夯夯點，用白灰畫圓標(biāo)示。強夯機進(jìn)場，調(diào)整機械穩(wěn)定，檢查夯錘、鋼絲繩正常后，確定脫鉤高度準(zhǔn)確后開始夯擊。夯擊分段進(jìn)行，順序從邊緣夯向中央，可一排一排夯，為減少超靜孔隙水壓力的影響也可間隔跳夯。起重機直線行駛，從一邊向另一邊進(jìn)行。當(dāng)夯坑過深、提錘困難時，在錘擊形成的夯坑內(nèi)用推土機推填進(jìn)提前準(zhǔn)備好的碎石，直至與坑周圍原始場地標(biāo)高齊平，繼續(xù)夯擊，使碎石逐漸向下延長，形成粒料墩，若夯沉量不能滿足要求，則繼續(xù)進(jìn)行填料和夯擊，如此重復(fù)直至滿足最后兩擊沉降不大于5cm。夯擊過程中安排測量人員用水準(zhǔn)儀觀測，并記錄每一夯的高程，每夯擊1 次的夯沉量。一個夯點完成統(tǒng)計總夯擊次數(shù)、沉降量和碎石用量。第一遍點夯全部完成后用推土機整平場地、重新放樣，待土中超靜孔隙水壓力消散后進(jìn)行第二遍點夯[2]。第二遍點夯與第一遍方法相同。兩遍高能量點夯置換完成后，最后用低能量1000kN·m 滿夯，滿夯采用夯印彼此搭接1/4，夯點間距3.75m。由于滿夯夯擊能較低，因此使用另一較小的夯錘。同樣根據(jù)滿夯布置圖在地面做好標(biāo)記，逐行逐列完成。強夯施工完成后，將強夯區(qū)表面平整、壓實，達(dá)到基面驗收要求，同時測量地面高程，與夯擊前高程計算出沉降量。

5 強夯置換施工注意事項

安全方面：強夯前應(yīng)對機械設(shè)備全面檢查，施工現(xiàn)場設(shè)專人指揮，并進(jìn)行試吊、試夯，一切正常方可正式施工；當(dāng)強夯施工所產(chǎn)生的震動和沖擊力可能對鄰近建筑物或設(shè)備造成危害時，應(yīng)加強監(jiān)控，并采取挖減振溝放水等隔振減振措施；當(dāng)施工點與既有建筑物距離小于50m 時不宜采用強夯施工，應(yīng)改變施工方法；起吊夯錘時保持勻速，嚴(yán)禁急變速猛甩臂，停止作業(yè)時，將夯錘落至地面，夯錘起吊后，臂桿和夯錘下及附近15m 范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人；六級以上大風(fēng)天氣，以及雨、霧、雪、風(fēng)沙揚塵等能見度低時暫停施工保證安全。

質(zhì)量方面：施工前準(zhǔn)備要細(xì)致準(zhǔn)確，如現(xiàn)場調(diào)查要翔實可靠，夯點布置圖及計算的各個施工參數(shù)準(zhǔn)確無誤，以避免造成安全質(zhì)量事故；施工時，對每一夯實點的夯擊能量、夯擊次數(shù)、每次夯沉量、累計夯沉量和填料數(shù)量等做好詳細(xì)的現(xiàn)場記錄。每次夯擊一遍后要檢查有沒有漏夯，尤其注意邊部的角上位置，如果空白較大應(yīng)該進(jìn)行補夯。施工時要保證夯擊遍數(shù)間隔時間，并做詳細(xì)記錄，施工中可根據(jù)實際情況調(diào)整施工作業(yè)順序，安排合理施工段落，盡量使各施工段間達(dá)到連續(xù)夯擊。杜絕超靜孔隙水壓力未消散就施工，確保強夯質(zhì)量；強夯置換施工完成及時整平碾壓，修整坡度，做好臨時排水。

6 強夯置換施工技術(shù)總結(jié)

強夯置換處理引起路基沉降，經(jīng)夯前、后相比較，其平均沉降量為38cm。根據(jù)每個夯點的測量數(shù)據(jù)，得出3000kN·m 強夯置換各個夯點的平均夯擊次數(shù)為26 擊、每個夯坑填料平均用量為25.97m3（見表2）。

表2 3000kN·m 強夯置換匯總表

7 結(jié)語

夯前、夯后地基試驗情況，在強夯置換施工前后，對原狀土及夯后地基進(jìn)行了檢驗，主要采用靜荷載試驗等方法檢測地基處理后的地基承載力特征值，用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗及密實度試驗等有效手段查明原狀土體密實度及處理深度等，以檢驗強夯處理前后的效果。置換后所測點位承載力較夯前均勻，地基的壓實度及承載力均得到了很大改善，地基強度得到了提高、土體孔隙得到擠密、濕陷性得以消除，強夯置換后路基壓實度達(dá)到規(guī)范要求。