强夯施工在高速公路路基中的应用

李书挠

(中国铁建十六局集团有限公司，北京 100018)

0 引言

强夯法是一种用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法，该法于1969年由法国Menard技术公司首创，1978年引入我国，之后很快在全国各地得到推广。1978年的TJ 25-78湿陷性黄土地区建筑规范中就含有强夯法处理湿陷性黄土地基的规范条文，之后规范更新，但强夯法一直是处理湿陷性黄土地基的重要手段。1991年的JGJ 79-91建筑地基处理技术规范也将强夯法作为建筑工程地基处理的一种手段。强夯法在公路路基中的应用也较早，早在1988年，文献[1]就介绍了强夯法加固机场跑道地基的试验研究，之后强夯施工在公路路基中应用逐渐展开[2，3]。由于上述两部规范都有各自的适用范围，所以强夯法在公路路基中的应用受到一定限制。

我国2010年批准实施了CECS 279∶2010强夯地基处理技术规程(以下简称强夯规程)，规程指明强夯地基处理可用于机场、道路、港口、堆场、储罐、仓贮和工业与民用建筑等工程场地的地基处理[4]，为该强夯法在高速公路路基中的应用提供了规范依据。

1 工程概况

河北省西柏坡高速公路三期全长9.056 km，为高速公路设计标准，双向6车道沥青路面，设计时速100 km/h。全线路基集中在霍寨互通立交匝道处，总长4.2 km，共计填方32万m3，挖方0.4万m3，匝道路基多为高填方路基。由于工期紧、路基高、填土量大，必须采取措施防止施工及工后沉降。为节省投资，采用强夯治理方案对此高填方路基进行处理。

2 强夯施工

为提供可靠的依据和指导，根据强夯规程，在K8+910～K8+940段作为试夯区域，施工中做好现场测试和记录，为正式施工提供准确技术参数。正式施工时，按照试夯参数进行，并随时根据土质变化及夯击效果适当调整夯击方案，保证路基填筑满足公路路基施工规范的各项要求。

2.1 试夯

考虑高填方路基，在路基填筑之前，清除原地表杂草及垃圾，然后进行基底试夯。

试夯采用点夯、复夯、满夯的工艺组合。点夯初步选择25 t的履带式起重机，锤重12.5 t，落距10 m，单击能量为1 250 kN·m。夯点布置形式为正三角形，间距为锤径的1.2倍。每一点的夯击效果应同时满足三个条件:1)最后两击的平均夯沉量不大于50 mm;2)夯坑周围地面不发生过大的隆起;3)不因夯坑过深发生提锤困难。经过试验，确定单点夯击数为9击。点夯一遍完成之后，间隔5 d进行复夯。复夯时，锤重为12.5 t，落距6 m，单击能量为750 kN·m，夯点位于第一遍夯点之间，布置形式及间距同点夯，夯击数为5击。复夯之后，观察路基扰动层厚度较薄，满夯一遍进行。满夯时，锤重为12.5 t，落距4 m，单击能量为500 kN·m，点与点之间搭接1/4锤径，满夯击数为3击。强夯完成之后，用推土机整平，再用35 t振动压路机碾压路面，然后检测路基压实度，结果显示压实度满足公路路基施工规范的要求。

基底强夯完成之后，进行路基土的填筑，填筑严格按照公路路基施工规范进行。路基填筑完成之后，测量路基高程，再对新填筑的路基进行强夯。强夯仍然采用点夯、复夯、满夯的工艺组合，锤重及夯点布置同基底的试夯，落距、夯击能量及单击次数见表1。强夯完成之后，用推土机进行整平，再用35 t振动压路机碾压路面，然后检测路基压实度，结果显示压实度满足公路路基施工规范的要求。

表1 路基表层强夯参数

2.2 路基填筑正式施工

根据试夯提供的参数，对路基进行填土施工，流程如下:

1)清理并平整场地。2)将路基填土边界外3 m作为基底强夯范围，夯点采用正三角形布置，夯点间距2.4 m。3)起重机就位，夯锤对准夯点位置，测量锤底高程。4)将锤起吊至预定高度，放锤自由下落。5)放下吊钩，起吊重锤，进行第二次夯击，如此反复，达到夯击次数。6)点夯完成之后，进行复夯、满夯，过程同3)～5)。7)推土机整平地面，用35 t振动压路机碾压。8)检测路基压实度。9)路基逐层按照公路路基施工规范填筑。10)填至顶层时，根据预估路基强夯沉降量，填土压实至高于路基顶设计高程10 mm。11)重复3)～7)，完成路基顶的强夯及碾压整平。12)检测路基顶面压实度。13)测量路基顶面高程并进行工后监测。

3 施工检测及工后监测

施工中采用测密度求压实系数的方法来检测路基的夯实效果，并在填土过程中设置沉降桩来监测路基在施工及工后的沉降。

3.1 施工检测

密实度测点的布置及抽检频率严格按照公路路基施工规范进行，随机在主夯点的中心、切点及盲区选择。路基压实系数根据式(1)求得:

其中，ρd为现场路基土的干密度，用灌水法求得;ρdmax为路基土的最大干密度，是在实验室通过击实试验求得。

经检测，强夯后的路基压实度均满足规范要求。

3.2 工后监测

为保证施工过程及工后行车安全，制定了详细的路基沉降观测方案。在基底强夯完成之后，沿路基每隔20 m设置一处沉降观测桩，桩体需由套管保护，填土施工时确保桩体垂直及土不能进入套管，观测桩随路基填土逐层加长。路基沉降采用水准仪观测，测量精度为±1.0 mm，读数取位至0.1 mm。路基沉降观测的频次按表2执行，但实际填土时，观测时间间隔还应根据地基的沉降值和沉降速率及时调整，当两次连续观测的沉降差值大于4 mm或沉降突变时应加密观测频次。每次观测完成后，应及时整理绘制“填土—时间—沉降”曲线图。该段路基强夯试验段的“填土—时间—沉降”曲线如图1所示，可以看出，强夯之后的路基在工后一个月的沉降已经趋于稳定，表明强夯法在治理高填方路基上是有效的。

表2 路基沉降观测频次表

图1 路基试验段“填土—时间—沉降”曲线图

4 结语

1)针对西柏坡高速公路三期的高填方路基，强夯之后的路基土压实度能满足公路路基施工规范的要求。

2)强夯之后的路基在工后一个月的沉降已经趋于稳定，表明强夯法在治理高填方路基上是有效的。

[1] 温国柱.强夯法加固机场跑道地基的试验研究[J].四川建筑科学研究，1988(1):52-55.

[2] 吴雄飞，何宏忠.用强夯片石墩法处理软弱路基的研究[J].华东公路，1996(3):48-50.

[3] 梁 涛，赵洪刚，王俊杰，等.强夯在提高高等级公路桥头路基强度中的应用[J].辽宁交通科技，1998(1):36-38.

[4] CECS 279∶2010，强夯地基处理技术规程[S].