高速公路高填路基强夯施工技术

左 海

(大同南高速公路分公司，山西 大同 037000)

1 项目背景

此高速公路工程项目的全线长度是23.75 km，起讫桩号是K28+516～K52+266，采用的是双向四车道，设计的行车速度是100 km/h，项目施工现场处于黄峪沟内，沟壁的两侧地形比较陡峭，露出的岩层大多是花岗岩，局部堆积碎石土与卵石土。此项目中高填路基的填筑方量接近是16.9万m3，其中最大的填筑高度是33.8 m。路基填方均选择隧道弃渣填筑方式，为了能够有效控制高填路基施工后的沉降现象，以及提升路基压实效果，需要以机械碾压为前提，然后对三级平台以上路基实施增强补压，按照从下至上的顺序以4 m填筑高度为间隔单位实施1次强夯，最后一级强夯面处在下路堤顶面，选择重量级别是15 t的夯锤(其直径是2.5 m)，单次夯击能时1 200 kN·m，此项目中设计的强夯量是23 881 m2。

2 施工技术

2.1 沟底强夯处理

实施黄峪沟地面处理，将黄峪沟底路基红线征地所有范围之内的腐殖土、树根以及碎石等清理干净，在露出卵石地层之后，需要结合实际情况填筑碾压，保证压实度≥90%，而碾压施工结束之后，为了能够提升黄峪沟底压实效果，应选择具备自动脱钩器设备的液压履带式起重机(型号是QUY40，配置的夯锤直径是2.5 m，重量是15 t)，重点实施沟底强夯处理。第一、二遍主要选择重量是15 t、直径是2.5 m的夯锤进行6次夯击，其中单次的夯击能是1 200 kN·m[1]。最后2击的夯沉量之和必须低于10 cm，夯沉值差应<5 cm，同时后一击夯沉量低于前一击夯沉量，以保证夯击处理之后夯坑的周围底面无隆起现象。此项目中确定的夯点间距是5 m，形状表现为方格网状。此外，沟底强夯一共是3遍，其中前2遍方式是跳夯，单次夯击能是1 200 kN·m，而第3遍采用的是满夯，单次夯击能是600 kN，将夯痕进行重叠搭接，以确保表层密实度符合规范要求。

2.2 选用填筑料

黄峪沟隧道洞渣岩性基本表现是微风化花岗岩，其结构紧密、坚硬，完全符合高填方路基填筑施工要求。采用粒径满足规范要求、级配良好的硬质隧道弃渣作为填料，其中最大粒径≤层厚2/3。结合设计规定要求与项目实际情况，为了能够有效使用隧道洞渣，最大程度上减少洞渣远距离运输，所以路基填筑材料选择的是黄峪沟隧道洞渣，其中硬质石料单轴饱和抗压强度≥60 MPa，详见表1所示[2]。中硬质石料单轴饱和抗压强度是30～60 MPa，详见表2所示。

表1 硬质石料压实指标

表2 中硬质石料压实指标

针对岩性差别比较大的填料分层而言，路基填筑选择隧道石渣时需要使用横向水平分层、分段填筑压实方式，其中分层松浦厚度上路堤≤40 cm，下路堤≤60 cm，而石渣填筑路基的不均匀系数应处于15～20之间，上路堤的顶部40 cm之内填料的最大粒径应保证<150 mm。

2.3 路基试夯

(1)选取试验区。考虑到此项目中高填路基的底部存在V字型冲沟，且沟壁比较陡峭，现场施工空间较小，所以通过分析研究确定选择的试验区面积是30 cm×30 cm，以试验的方式得出最优的强夯施工参数，即：①夯击能、夯锤尺寸以及夯锤落距；②试验区通过强夯处理之后的平均沉降量[3]；③强夯各点之间的间隔距离、夯击次数以及夯击遍数；④最后两次夯击沉降量均值。

(2)布设强夯点。首先对强夯场地进行整平处理，其中碾压密实度应≥90%。严格根据施工图纸内容及要求精准测放强夯区，以穿眼灌白灰方法准确标记夯点位置，此项目中各夯点呈现为梅花型布设，各夯点的间隔距离是6.5 m。

(3)强夯步骤。第一步：精准标记第一遍强夯施工面夯点位置，然后对施工场地高程进行测量；第二步：强夯起重机就位，由专业人员操作将夯锤与夯点位置对准；第三步：由施工技术人员负责对夯锤顶面高程进行测量；第四步：由专业人员操作把夯锤提升至指定高度，等到夯锤与吊钩脱离之后实现自由下落，并对夯锤顶面高程进行测量；第五步：重复进行第四步，根据技术交底实现1个夯点的有效夯击；第六步：重复第二步至第五步，实现第1遍夯点的有效夯击；第七部：采用推土机把第1遍夯坑场地实施整平处理，然后准确测量其高程。

(4)试验结果。QUY40液压履带式起重机具备自动脱钩器设备，其夯锤直径是2.5 m，重量是15 t，待夯锤起吊至指定高度之后，拉紧吊钩钢丝绳将夯锤脱钩，由其自由下落实现夯点位置的冲击，夯点采用梅花型进行布设，确定的夯点间隔距离是6.5 m，落距是6 m，各点的夯击次数是6次。此试验区一共夯击3遍，其中前2遍采用的是跳夯方式，单次夯击能是1 00 kN·m，而最后两击夯沉量之和应低于10 cm，之差低于5 cm，最后一击的夯沉量应低于前一击夯沉量，且夯痕必须重叠搭接，试验区内第3遍强夯后确保周围无隆起现象，各夯点夯沉量均值是28.5 cm[4]。待路基强夯施工完成之后，需要按照规定要求对地基强度进行检查。以50 m为间隔距离布设1个检测点，检验点的数量应≥5处。强夯施工结束之后且检验达标，则需要实施场地整平碾压，保证压实度≥96%，然后实施路基填方施工。施工后的沉降量要求：路基连续6个月的平均沉降量<5 mm，基层连续15 d平均沉降量<2 mm。

3 强夯技术工作原理及技术工艺

3.1 强夯技术工作原理

行夯技术在应用时，主要是指在施工过程中可以对重锤进行合理利用，以此来实现自由落体运动，对路基进行加固施工处理，保证路基承载性能得到有效提升。由于软土路基自身的承载性能普遍比较差，由于受到重锤连续性的影响和作用，对软土路基内部结构可以进行适当的改善和优化，促使其自身的承载性能可以满足实际要求。基于此，为路基的强度、刚度提供保证，满足目前在建设时的基本要求。

3.2 强夯技术工艺

(1)施工前期准备工作

施工单位在路基加固施工前期，必须要提前进入到施工现场内部进行仔细勘察与分析。对施工区域范围内的地质环境以及地表附着物等相关条件展开综合分析，对符合要求的方法进行合理利用，保证路基处理的及时性和有效性，尽可能避免周边环境对强夯施工带来的不良影响。在强夯法施工过程中，其产生的振动对周边建筑物势必会带来一系列影响，施工单位必须要结合实际要求，积极采取针对性对策，对安全隐患问题进行预防。所以在强行施工过程中必须要对施工范围内的多个监测站进行合理设置，以开发挖减震沟等方式，尽可能避免震动对周边环境带来的不良影响。施工单位需要在施工现场对排水系统以及临时保护系统的进行合理设置，这样才能够为强夯施工的有序开展打下良好基础。

(2)施工现场平整处理

在施工前期，施工单位需要根据实际要求对符合现状的施工机械设备进行合理利用，保证施工现场的平整处理工作能够得到全方位有效推进。现阶段我国普遍是利用推土机进行平整处理，平整施工完成之后，以强夯法施工能够保证强夯施工效果得到不断强化，同时对不良沉降问题进行有效处理。在施工完成之后，针对存在的不良沉降问题进行妥善处理，施工单位需要结合沉降量展开全方位有效检测和分析。结合实际要求，对技术参数进行适当调整，满足后续施工过程中提出的一系列要求。

(3)测量放样

施工单位在施工前期必须要做好一些准备工作，这样才能够为后续各环节施工的全面有序开展打下良好基础。在实践中要对先进仪器设备进行合理利用，保证导线点以及加密点等检测工作的有序开展，保证设计方案以及技术标准要求可以落实。结合一级导线精度，对导线复测以及加密等各方面处理工作进行全方位有效推进，同时要结合四等水准测量方式，保证高程闭合参数加密施工的有序开展。对全站仪进行合理利用，针对相关参数进行准确测定，结合坐标方式对放样精准度进行确定。在该环节施工中相关工作人员必须要结合设计方案中提出的一系列要求，保证编装以及重装尺寸得以确定路基施工前期以及后期都需要进行放样处理，保证数据具有一定准确性和有效性，同时对其展开断面尺寸检测，这样能够满足目前工程项目在建设时提出的一系列要求。在放样施工中，任何排桩间隔距离必须要控制在10 m左右，同时要对道路线性平整度是否可以达到标准要求进行确定。对自动水准仪进行合理利用，这样能够保证整个尺寸确定的精准度。

(4)碎石的铺设

在整个施工过程中，如果施工区域范围内的地表当中含有饱和度相对比较高的细粒土壤或者路基结构水位呈现出不断上升状态，此时施工单位必须要结合实际要求，在路基表面对碎石进行铺设施工处理。同时要对水饱和度进行准确有效检测，保证其可以控制在相对良好的范围。碎石铺设施工过程中，根本目的是为了保证路基强夯施工时可以承载现有诸多压力，对重锤夯实施工中产生的结构变形等相关问题进行彻底处理。

(5)试夯作业

通常在软土路基平整处理完成之后，需要在强夯施工区域范围内对排水沟结构进行科学合理的布置和利用。同时结合设计方案中提出的一系列要求，对夯实点的具体位置进行确定，一般夯实点面积通常控制在200 m2范围之内，对施工设备以及夯击能量进行确定，这样才能够满足目前在工程技术中提出的一系列要求。在该技术上对技术进行有效管理和控制，对梅花形的布置方式进行合理利用，保证相互之间的间隔距离控制在5 m的范围之内。在该背景下，要对符合要求的重锤重量进行合理控制，一般控制在16 t、直径2.35 m、底面积4.35 m2左右即可，同时还要对其自身的自由落体高度进行有效控制，一般控制在13.7 m左右。结合试夯操作规范以及标准要求，需要对夯击的数量进行确定，同时还要结合路基沉降量以及相关要求对曲线图进行绘制，这样才能够保证施工过程中的各项技术参数可以满足实际要求，为施工质量提供保证。

(6)强夯施工

施工单位需要将试夯参数作为其中的重要基础组成部分，结合目前提出的一系列技术标准和要求，保证强夯施工的全面有序开展。通常可以利用跳跃式夯击方法进行操作，保证在施工完成之后，可以对其中涉及到的诸多技术参数进行有效管控，促使其可以满足目前提出的基本要求。施工单位还要对夯击点的位置精准度进行确定，保证其自身的尺寸偏差可以控制在5 cm范围之内，在设备中对辅助设备或者是自助脱钩设备进行合理的设置和利用，保证强夯施工可以有序开展，尽量避免自由落体操作过程中出现重锤偏离等问题。施工单位还要结合实际要求，对水准仪等设备进行合理利用，对沉降量参数进行准确有效的检测和分析，促使其可以控制在合理的范围之内。

(7)质量检测

在强夯施工完成之后，施工单位内部工作人员必须要对重锤的质量、下落距离进行检查，同时还要保证夯击施工过程中涉及到的诸多技术参数可以满足实际要求。更为重要的一点就是要对主夯点以及控制点的位置进行检测和分析，保证其可以满足尺寸要求，尺寸偏差通常控制在20 mm的范围之内。在上述所有的技术参数检查完成，同时确定达到合格标准要求之后，才能够保证强夯施工的实施效果。

3.3 强夯施工质量控制

在试夯施工过程中，其根本目的是为了保证对相关技术参数进行确定，尤其是在夯击遍数、重锤质量以及间歇时间等各方面必须要引起足够的关注和重视。现有诸多参数对工程项目的建设质量会产生直接性的影响，所以必须要严格按照目前提出的一系列要求进行施工。

在施工现场进行平整处理，将其中存在的杂质进行彻底的清除。第一遍就需要将夯点的位置进行准确有效的标注，后续对高程参数进行检测和分析。作起重机安装过程中，要保证其可以安装在指定的位置处，同时还要保证夯锤对准夯点，对夯锤的高程参数进行严格有效的管理和控制。在整个夯锤起吊到规定的位置之后，并不需要下落处理，后续进行高程参数确定之后，一旦出现严重的倾斜等问题时，必须要及时对坑底进行平整处理。任何的夯点都必须要严格按照现有规范化的标准要求进行操作，对夯击的次数进行确定，一直到所有的施工部分可以标准要求为止。

4 总 结

本文结合高速公路工程项目实际情况，重点研究了高填路基强夯施工技术，主要包含了沟底强夯处理、选用填筑料、路基试夯等方面重点研究了高填路基强夯施工技术，同时提出了施工注意事项。研究表明，此高速公路项目采用高填路基强夯技术合理、可行，显著提升了路基结构承载力与稳定性。