强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用

2018-03-06张永杰

建材与装饰 2018年6期

张永杰

（甘肃机械化建设工程有限公司甘肃省 730000）

1 引言

近年来，由于科技的不断发展，各种道路工程施工技术不断创新。在进行市政道路工程施工的过程中，软土路基的处理工程是整个工程中重要的施工环节，软土路基的质量对整个道路工程的质量具有直接影响。在对市政道路工程中的软土路基进行处理时，运用强夯法施工技术，能够有效的提升复合地基的承载力，加固深层地基，降低施工对环境的影响，保证市政道路工程的质量。

2 强夯法概述

2.1 强夯法的概念和特点

强夯法是指为了提升软弱地基的承载力，运用十几吨或者百吨的重锤，从几米或者几十米的高处自由落下，对土体进行动力夯击，使土体强制压密，降低土体的压实性，提高土体强度的方法，又称为动力固结法。强夯法适用于颗粒粒径大于0.05mm的粗颗粒土，例如砂土、碎石土、杂填土、回填土、粘性土、粉煤灰以及低饱和度的粉土的施工。由于该种技术对环境的影响较小，成本较低，被广泛的运用于市政道路软土路基处理施工中。

将强夯法运用于道路路基施工中具有较大的优势，主要包括施工所用的机械工具和施工工具较为简单、适用范围较为广泛、地基加固效果较好、工期较短和造价较低等优点。强夯法最初仅仅应用于砂性土和碎石土地基的加固，经过不断的改进和完善，强夯法的适用范围不断扩大。由于强夯法具有众多优势，已经被广泛的应用于各类工程中。

2.2 强夯法相关原理

（1）动力固结原理。该项原理经常被运用到对细颗粒物的饱和土质进行夯实处理的施工中，运用巨大的势能冲力对土体进行冲击，破坏土体的原有结构，使其产生对外沟通的孔隙，将土体内的孔隙水排空，粉末化的土质在失去空隙压力以后可以固结硬化，能够有效的提升土体的承载力。

（2）动力密实原理。该项原理一般运用于非饱和、多空隙以及粗颗粒土体的夯实加固施工中。运用强夯法原理产生的巨大势能冲击，压缩土体。由于原始的土壤颗粒并不是都是均匀的椭圆形或者圆形等，还存在着许多片状体，从而使得土壤存在孔隙，强夯法能够破坏这些结构，使土壤颗粒物质的接触点发生错位变形，增加土壤颗粒之间的接触面积，使土体更加密实，提升土体的承载力。

3 工程概况

某市政道路工程采用强夯法进行软土地基的处理，该道路施工区域的工程地质条件如表1所示。

表1 施工区域的工程地质条件分析

由于新近填土土质松散，没有经过分层碾压，不能满足道路路基稳定性要求，工程力学性质较差。因此，新近填土和素填土是主要施工的地层。

4 强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用

4.1 工程设计

提高填土的承载力和密实度是本工程路基处理施工的主要目标，因此，应该在结合施工现场的实际情况，对道路工程的特点进行分析。经过分析可知，应该采用强夯法进行路基的处理。应用强夯法进行本工程的路基处理时，工程设计参数如下：

（1）根据路基土的类型以及施工规范中强夯法规定的加固深度和处理深度，该工程采用的点夯单击夯击能选为1500kN·m，采用单击夯击能800kN·m满夯。

（2）夯锤的质量选择为10～15t，夯锥的锤底静压为25～40kPa，夯锤上需要有众多与顶面相通的排气孔，孔径为250～300mm。

（3）根据现场试夯的结果分析来确定夯点的夯击数，最后两击的平均夯沉量应该在50mm以下，且在夯坑的周围地面没有产生较为明显的隆起。在进行试夯之前，应该对单点的夯击数进行确定，如表2所示。

表2 单点夯击数的确定

应该先使用两遍点夯，再进行一遍低能量满夯，在进行满夯时，应该使用低落距锤和轻锤进行多次夯击。强夯点的夯点布置应该按照长方形的形式，间距为8m×6m。

（4）应该在所有点夯完成之后，用推土机将夯坑填平。该工程采用山皮土作为夯坑的回填料，最大粒径小于10cm，含泥量小于20%。

（5）本次工程主要对素填土和新填土进行处理，在强夯施工以后，将土体压缩挤密，保证土体的密实度，减少路基的沉降，提高承载力。另外，经过对该区域地质资料的分析可知，该项目的场地地下水上层滞水，但是水量较小，并不会对本工程造成明显影响。在平整完场地之后，应该使地下水的标高小于场地的标高，强夯的时间间隔应该为7d左右。

（6）在进行试夯时，锤底到地面的高度为10m夯锤的质量为15t，夯锤锤底为圆形，直径为2.2m，在指定定夯点进行夯击，通过对试夯所得到夯击次数和夯沉量的关系分析可知，最佳夯击次数为8次。

（7）在试夯之后，地面隆起的范围为6m，对工程设计参数作出以下调整：采用的点夯单击夯击能选为1500kN·m，第一遍和第二遍点夯击数为6次，夯点的布置间距为6m的正方形；单击夯击能800kN·m，满夯夯击数为4次。

4.2 施工设备和工艺选择

4.2.1 施工设备

运用强夯法进行本工程软土路基的处理时，采用的水工设备包括水准仪、履带式起重机和推土机各一台，12t夯锤1个，24m高龙门架支撑1套。如果起重机不能作用于单缆锤进行施工，可以利用脱钩装置起落夯锤。在具体操作时，将夯锤挂在脱钩装置上，将夯锤吊至既定的高度，运用吊机上的副卷扬机钢丝绳将锁卡焊合件吊起，使夯锤可以自由下落，对路基进行夯击施工。

4.2.2 施工工艺

将强夯法运用于市政道路软土路基处理中的施工工艺主要包括以下几个环节：

（1）在进行夯击之前，应该将施工场地平整和清理干净，然后，对施工场地的高程进行准确测量，将第一遍的夯击位置标注清楚；

（2）将起重机的夯锤与夯击位置对准，对夯击前夯顶的高程进行测量；

（3）将夯锤起吊到预定的高度，在夯锤脱钩和自由下落之后，将吊钩放下。测量锤顶高程时的高度，如果发现由于坑底倾斜导致夯锤歪斜，应该立即对其进行调整，将坑底平整，反复进行此步骤；

（4）然后根据设计要求中的夯击标准和夯击次数进行夯击，在完成1遍夯击以后，用推土机将夯坑填平，并测量场地的高程；

（5）根据以上步骤，在规定时间内完成所有夯击；

（6）在完成所有夯击以后，应该运用振动压路碾压机对其进行碾压，夯实场地表层的松土，夯实完成之后，再次测量场地的高程。

4.3 质量监测

在完成路基夯实之后，需要对施工质量进行检测。

（1）测试压实度。在500～100m2的范围内任意选择三个位置，在夯面下间隔50～100cm处运用灌砂法对压实度进行检测。由于部分路段处理土层较厚，在进行开挖之后，对深层土层进行压实度检测。经过压实度检测可知，运用强夯法进行施工以后，土层的压实度提高了4～8%，能够满足市政道路路面压实度的要求，可以有效的提升路基的质量。

（2）在对该市政道路工程软土路基强夯施工一个月以后，运用动力标贯和平板荷载试验，检测强夯施工以后的路基承载力。试验结果表明，经过强夯处理以后，路基的密实度和承载力都有了较大程度的提升。