道路路基处理中强夯法的施工技术

李春兰

（清徐县城乡建设中心，山西 太原 030400）

0 引言

我国境内的黄土分布较多，且土层厚实，总覆盖面积在数十万平方千米左右。黄土在被水体浸湿后或受到外部荷载的影响时会产生自重应力，导致土层整体沉降，由此引发湿陷的情况。该类黄土由大量细小颗粒构成，处于干旱及半干旱的自然环境中，相互黏结效果不强，易产生形态及规格各异的缝隙。外在体现是，天然条件下，肉眼能直接观察到缝隙，土层透水与吸水效果较佳，黏聚性不高。此类黄土接触水体后会更松散，导致土层强度弱化，缺乏稳定结构，出现下沉的状况，这对于建设项目而言会带来严重隐患。而在遇到此种地基时，需改变土层原本孔隙结构，优化物理性质，以提升上层建筑的可靠性。

1 强夯法的处理要点

强夯法是处理软弱地基的重要方式之一，对市政施工质量具有重要影响。当土壤质地较为疏松时，例如，杂填土、淤泥质土、淤泥等，可以采用密实加固处理，在重力的作用下，可以对地基进行反复夯击，确保土层中的颗粒相互融合，成为牢固的整体，进而增强地基的坚固性。在施工过程中，施工人员可以使用强夯法强力夯击地基，在机械作用力下，可以增强地基的密实度，使其具有较高的劳动性与稳定性，防止在后期施工中产生沉降问题。在使用强夯法的过程中，应当科学使用起重机等机械设备，不断升高夯击重锤，当高度达到设计标准时则让重锤自由下坠，在此过程中产生的作用力，将会改变软弱地基的结构，增强密实度。该方法与其余处理技术相比较为简便，不用消耗过多的外界资源，只需要凭借起重机即可，可以降低施工成本，具有良好的经济性，因此，强夯法被广泛投入到施工中，可以有效改良软土基地，排出多余的水分，增强地基的稳定性，防止产生沉降现象[1]。

2 强夯法施工的应用优势

在公路工程路基施工过程中，强夯法处理技术表现出的施工优势和加固效果非常明显，可以有效提高公路路基结构的整体稳定性和承载力，同时通过强夯法的使用，可以进一步降低公路路基土壤的空隙率和压缩性能，全面提高路基结构的压实程度和稳定性。通过强夯法施工，可以有效提高路基基础结构的干密度，同时进一步转变路基基础部分的土壤压缩模量。通过强夯法施工的使用，可以进一步提高基础部分土壤结构的振动液化水平，所表现出的地基加固处理效果非常明显，可以提高路基结构的均匀性和稳定性，有效提高基础部分的承载能力。现阶段，公路路基施工中对强夯法的使用非常常见。采用强夯法施工必须要了解路基土壤性质，可以对一些饱和度相对较低的粉土地质条件、素填土地质条件以及碎石土材料等进行有效处理，同时，可以实现将碎石等不同原材料直接填充到地基基础结构内部。在实际施工中，必须注意强夯置换材料之前要充分做好工程施工区域的地质条件勘测工作，要保证满足强夯法施工的基础条件，以此提高地基整体的压实处理效果。此外，强夯法在公路路基施工过程中表现出的另一种优势是经济成本投入相对较低，并且在工程施工中基本不需要使用辅助性材料，可以进一步控制施工材料成本的投入。与传统的注浆施工以及置换施工处理方法相比，强夯法施工表现出的经济性优势非常明显，可以最大限度地节约工程施工成本，实现道路工程建设更高的经济效益[2]。

3 湿陷性黄土地基处理项目概述

某项目地处黄土分布集中区域，当地年降水量不多，但蒸发量大，使得水体保存的条件不佳，水资源不丰富。在此项目划定区域的场地内，地下水大多为基岩裂隙水，流淌于砂岩缝隙内，借助下降泉渠道由沟谷出露，同时此区域的地下水补给主要为自然降水。另外，个别坡面区域有上层滞水，大多为黄土缝隙中的水体。黄土层中有古土壤，黏粒实际占比较大，土层透水性不佳，由此形成上层止水。项目的总体地势走向为西北低、东南高。此项目地基涉及的湿陷性黄土达到自重Ⅳ等级，少数位置为非自重Ⅰ等级。通过总体讨论及研究相关地质材料，最终选定强夯法实施地基处理[3]。

4 强夯法存在的问题

结合现阶段的技术水平分析，强夯法在科学的处理湿陷性黄土地基的过程中，还存在着一些亟待处理的问题。

（1）深层加工极易受到施工机具的干扰，地基土层厚度超出12m时，施工的效能也会备受干扰。

（2）振动问题和噪声污染问题严重，因为强夯法在实际运用的时候会出现巨大的冲击能量，所以加固地基的阶段还会产生明显的振动和噪声污染，人员相对密集的地方和受保护建筑物的适用性不够理想。

（3）施工效果尽管可以达到既定的标准，但是缺乏系统计算方式，直接地限制了强夯法应用，若要针对精确施工的地段加以分析，则局限性显著。

5 道路路基施工中强夯法的技术要点

5.1 处理方案设计

选择强夯法的施工项目应当提前设定诸多要素参数。以单点夯击为例，其产生的效能关系到加固深度及施工效果，越接近锤体的土层加固处理效果越佳，相应的施工强度及承载力改善效果越明显。另外，夯击产生的能量和锤体自重及起吊高度有关，如果夯击能量不适宜，会对项目质量产生负面影响。因此，需结合土层物理力学设定符合施工标准的最高夯击能量。

5.2 试夯

对于特定的小片区域试夯，试验不同夯击能以及相关的次数等，单点夯应该布置好测试水平及竖直位移，科学记录夯沉量。测定夯深以及口径等，分析夯坑填料厚度，测定好孔隙水压力消散的具体时间，明确振动影响范围以及大小。试夯的阶段，还需展开科学的取样分析，对于含水量和密度等加以判断。

5.3 孔隙水压力检测

（1）完成第1遍夯击后，由于消散作用，最迟在48h内超静孔隙水压力可消散至较低水平，达到峰值15%以下。

（2）满夯作业后，两个试验段超静孔隙水压力约需消耗9d，可使超静孔隙水压力完全消散至0。

（3）相较于第1遍夯击作业，第2遍夯击后超静孔隙水压力峰值基本与第1遍相当，但超静孔隙水压力消散速度较慢。这是由于第1遍夯击后，表层吹填砂相对较为松散，土体间隙相对较大，更利于超静孔隙水压力消散，而2遍夯击后土体更加密实，降低了超静孔隙水压力消散速度。由于两个试验段土体均匀性差异，导致两段土体强夯试验超静孔隙水压力变化趋势呈现一定差异。

5.4 夯实施工中的相关控制要点

对高速公路路基进行压实处理时，首先要合理选择路基施工材料，以保证路基压实工作完成之后符合公路工程的施工标准。同时，项目施工人员需要对本段高速公路工程路基的整体结构和性质进行深入了解，确定夯击次数和频率，提高路基夯实工作效率，同时保证基础土壤层结构的稳定性。通常情况下，因为强夯吊机设备具有较强的起吊能力，因此，在路基强夯法施工过程中应用非常普遍。将夯锤起吊到特定的高度后，通过自由落体的方式，对基础土壤层形成较大的冲击作用和效果，并且将夯锤的形状设置为梅花型，整体的压实工作效果更加明显。在路基夯实工作过程中需要对夯击次数进行有效确认，夯击次数需要满足特定的条件，同时两次夯击沉降量大小需要满足以下要求：①单次夯击能在4000kN·m的条件下，沉降量大小需要控制在50mm以内。②单机夯击能超过4000kN·m且小于6000kN·m的条件下，沉降量大小需要控制在100mm以内；当单次夯击能超过6000kN·m以上都需要保证沉降量控制在200mm以上，为有效保证夯击工作完成后，夯坑周围地面不均匀沉降位置处于一种可控的范围，同时不会产生较大的突起情况，不能因为夯击坑过大造成提锤难度加大等问题，需要有效结合公路工程的建设施工特性，结合以往的工程项目施工经验，对夯击次数和频率进行有效控制，保证结构的夯击效果和稳定性[4]。

5.5 满夯碾压平整

上述处理步骤全部结束后，需组织现场满夯，此项施工处理可设置成1000kN·m规格，进行实地作业。施工机械就位后，立即确定下落高度，按照设计标准开展设定次数的夯击作业，并在完成夯击处理后及时平整地表，测定实地标高。倘若项目场地内的表层有松土，需借助满夯实现加固，同时利用推土机平整场地区域，并借助压路机进一步夯实。完成以上施工内容后，及时检测场地内的土层压实情况，可利用灌砂法处理。在完成自检与监理验收并确定达标后，才能安排后续作业。

6 施工质量控制

6.1 做好准备工作

市政道路路基施工质量与对应的质量管理工作有着直接的联系。为了能够更好地提高路基施工水平，首先，施工企业应该根据实际情况制定相应的质量管控和监督制度，落实过程管理；其次，在准备阶段，要让施工人员充分了解现场的情况，结合实际情况制定具体的施工方案，施工人员要重视路基的测量操作，详细测量后才能够进行施工；最后，在做好压实作业后，针对边沟和截水沟的开挖也应该做好工作，并制定具体的排水设施。

6.2 做好特殊天气的养护工作

若遇到突发强降雨的特殊天气，对路基要进行实时检查，采用先进的设备对降水量展开分析和对比，提高路基抵抗灾害的能力，同时也为施工作业提供有效的参考数据及资料。另外，在市政路基建设中，要关注绿化方面的建设，通过绿化工程，可以提高市政道路路基的稳定性，同时还能减少水土流失等问题造成的路基塌陷，可以起到较好的净化空气和绿化环境的效果。

6.3 加强材料控制

在市政道路路基施工过程中，施工企业不仅要做好技术交底管理工作，还应该加强对施工需要用到的材料管理，制定完整的材料管理制度，施工人员充分了解各类材料的特点，根据施工要求来选择适合的材料，保证材料的质量，充分发挥材料的价值，确保路基施工的顺利完成，以此来更好地提高路基施工质量。

6.4 做好坡面防护

通常情况下，路基边坡都是长期暴露在外，会受到雨水、风的侵蚀，因此为确保路基的使用寿命，就要加强坡面防护作业，这也是路基安全性的重要保障。近年来，随着人们的环保意识提升，工程中也越来越多地使用植被种植的方式来达到坡面防护目的，不仅大大提高了生态效益，还能有效降低施工成本。此外，利用植物还能提高路基的稳定性及表层土系的覆盖率，有效地提高了土壤的含水量提高，减少了雨水的侵蚀，也让边坡美化程度大大提升。

6.5 做好机械作业安排

在施工之前，需要根据工程的地形、地基情况来选择施工机械设备。在施工过程中，应该根据施工图纸要求进行具体操作，如在用推土机来完成对道路地基的处理时，应从两侧来进行推填。在处理地基时，一旦发现土壤的含水量与实际要求不符，就需要及时进行处理。比如，含水量不足，就需要洒水；含水量超标，就要用翻晒机械来进行减少含水量。针对集中取土的地段，可以利用铲车来运送，具体机械类型和数量要根据工程实际情况进行处理[5]。

6.6 处理效果检测

针对此类项目，通常是借助取土试样与土工试验等方式完成质量检测评价。此外，在施工场地附近原本便分布构建物，需组织振动测试，以衡量施工作业的实际质量成效。该项目在完成地基强夯作业后，在7d内组织了质量检测。结果显示，该项目强夯处理结果满足质量指标。具体检测数据如下。

（1）在2000kN·m条件下，处理前后的干密度分别是1.42g/cm3与1.56g/cm3，孔隙比为0.955与0.754，压缩系数分别是0.137MPa-1与0.101MPa-1，土层承载力为150kPa和160kPa，湿陷系数为0.0315和0.0067。

（2）在6000kN·m条件下，处理前后的干密度分别是1.42g/cm3与1.8g/cm3，孔隙比为0.927与0.746，压缩系数分别是0.1MPa-1与0.082MPa-1，土层承载力为150kPa和180kPa，湿陷系数为0.021和0.0027。在实际作业期间，通过试验活动测出，该地基在强夯施工后，其结构可靠性和承载力均得到强化，同时符合设计参数指标，一次验收合格，给之后上部的其他作业环节夯实了基础。

7 结语

综上所述，在公路工程项目建设过程中，强夯法在路基工程中的应用效果非常明显，为充分发挥强夯法施工技术应用优势，必须要对区域的地基条件情况进行全面勘查和分析，保证施工区域地基土壤条件满足强夯法的施工要求和标准，并且施工人员需要落实强夯法的施工控制要点，全面提高公路路基的压实度和稳定性，提高公路工程建设施工质量。