强夯法在高速公路路基施工中的应用

王 军

（邯郸市交通运输局公路工程一处，河北 邯郸056002）

0 引言

某高速公路全长186.45km，该公路地层为黄土状，属中湿陷性黄土。黄土具有湿陷性问题，施工前应对该土层进行处理，以减小公路的工后沉降。

本工程主要采取强夯法，针对的目标为河谷高阶地上且填土高度大于4m 路段的地基。该高速公路中的某段，长达1 990m 路段的土层都为湿陷性黄土，黄土总体积为103 987m3，设计需要采用强夯法对其进行处理以提高路基承载力。强夯法施工主要内容如表1所示。

表1 强夯法施工布置

1 强夯法施工工艺

1.1 强夯施工机具

强夯法施工过程中，需要用到的机具有以下几种。

1.1.1 起重机械

施工中，首先需要根据工程量和施工强度选择起重机械型号，主要考虑的参数为起重机械的夯锤和起重高度。通常情况下，起重力应大于夯锤质量的3～4倍，而起重的高度应控制在10～25m。根据本工程的实际情况，决定采用的起重机械为W501履带式吊车（150～250kN），并搭配自动脱钩装置释重，这种吊车具有稳定性好、施工方便的特征。

1.1.2 夯锤

夯锤的主要形式有铸锤和铸钢台形锤。需要使用较大的夯能时，最宜采用钢锤，其平面形式为圆形，应根据具体情况确定面积大小。通常情况下，湿陷性黄土的夯锤面积应为4～6m2，锤底的净压力应为30～35kPa。为了减小起吊时的吸附力和落锤时气垫的阻力，在夯锤的底部应布置4个气孔，对称分布于左右两边，同时气孔上下贯通，一般而言，气孔直径为150～200mm，这样可以减少能量的损失。

1.1.3 锚系设备

强夯法中的锚系设备主要为门架。门架由横梁和两个支腿组成，支腿采用格构式形式，横梁通过中心铰与吊杆连接在一起。

1.1.4 其他设备

强夯施工还需要推土机、电焊机、试验仪器等设备。

1.2 施工准备

（1）在进行强夯法施工之前，应对施工现场进行清理，清除路基表土、种植土以及腐殖土，同时应连根挖除路面上的树根，清理的土层厚度应符合设计要求，通常情况下，不得小于30cm。

（2）在进行强夯法施工之前，应对地基土进行各种土工试验。如果遇到不均匀土层情况时，应增加钻孔数量，对土层进行更多的土工试验，以确切掌握土层的试验参数。根据地形的具体情况，每隔一段就应采取一处进行土样分析，通常情况下，间隔距离为50～100m，通过土工试验掌握土层的最佳含水量和最大干密度，这两个参数是进行强夯施工的主要依据。当路基土受到雨水的润湿而出现湿软时，应清除路基表面湿软的土体，这样才能确保强夯的施工效果。

（3）在进行强夯法施工之前，应对施工现场一定范围内的情况进行勘察，充分了解施工现场地形构建物和地下管线的具体位置、大小等，并采取措施对它们进行保护，防止施工中对其造成不必要的损坏。根据规范规定，当采用的强夯能量为2 000kN·m以下时，其距离地下障碍物的水平距离不得少于10m。

1.3 强夯施工

1.3.1 平整场地

在进行正式强夯施工之前，应先采用推土机对施工场地进行平整，至少进行2 遍以上的预压。同时，对机械设备的行车道路进行修筑，道路的宽度、平曲面以及净空高度都应符合规范要求，并保证路面具有足够的强度，确保机械设备能够顺利地进入施工现场。施工现场周围应做好排水沟，排水沟的修建应符合规范要求。

1.3.2 夯点和夯距布置

在进行强夯施工时，首先应确定夯点位置和夯距。在进行夯点布置时，应选定好控制点，控制点应为路基上某一固定桩号的坐标。选定控制点的同时在该处标设夯点，并对在边坡位置设置夯击布点的控制桩或采用对线位置布点的坐标进行记录。夯点间的间距应符合要求，通常情况下可以采用正三角形的形式进行布置。当强夯的对象为大面积土层时，上、下两层的夯点之间应采用错开的方式进行布置。为保证强夯效果能够达到土的深层，在进行第一遍强夯时，可以采用较大的夯距，则在进行下一遍的强夯时，夯点的位置为上一遍夯点的中间；当进行到最后一遍的强夯施工时，应采用较低的夯击能量，连续进行拍夯，这样可以有效提高土层的均匀性和密实度。夯点布置如图1所示。在布置夯点时，应在距路床0.5～2m处加大夯点的密度。

1.3.3 虚铺厚度设定

根据与路床之间距离的不同，采用不同的虚铺厚度。根据规定，当与路床顶的距离为2m 以下时，虚铺厚度不得超过1.5m；当距离为0.5～2m时，虚铺厚度不得超过1m。虚铺厚度计算的起点为夯底部的高程。

图1 夯点布置图（单位：mm）

1.3.4 粒径控制

路基的填筑材料取自隧道工程的泥岩，采用爆破的方式进行材料的采集。根据规范规定，填筑材料的最大粒径不得超过压实层厚的50%，当出现不符合规范要求的粒径时，应对材料进行筛除，或者对其进行二次破碎。如果施工现场存在超粒径填料时，应人工进行二次破碎。根据规定，与路床顶的距离为2m 以下时，其填料的粒径不得超过50cm；而距离为0.5～2m 时，则粒径不得超过30cm。

1.3.5 选定强夯顺序

强夯施工应采用分段进行的方式，通常应从边缘向中央逐级进行强夯。起重机的行车路线应为直线，每完成一次强夯，应采用推土机对场地进行平整，接着完成放线定位，之后即可进行下一遍的强夯施工。在进行强夯加固时，应先对深层土进行加固，再进行中层土的强夯，最后才是表层土的强夯。在进行最后一遍的强夯施工时，应采用较低的能量进行夯击。

1.3.6 确定夯击遍数

确定夯击遍数时，应考虑夯沉压缩量、土质以及沉降要求等。综合考虑以上因素，最终确定合适的夯击遍数。通常情况下，土颗粒越细，含水量越大、压缩层越厚，夯击的遍数就越多。当夯击到土层的沉降量达到最终沉降量的80%～90%时，即可认为夯击结束。

2 施工注意事项

（1）在强夯施工中，如果遇到雨水天气，应对夯坑进行遮盖，并采取措施清除表面积水。

（2）当地下水的埋深小于2m 时，应注意采取措施防止地下水进入夯坑内，铺设垫层或进行降水。

（3）强夯施工时，要严格控制夯点、夯距以及夯击次数。

（4）在强夯施工中，往往会造成施工现场较大的灰尘和飞石的问题，应按时适当的洒水，防止出现尘土飞扬的问题。同时，在吊车的玻璃上应增设一面防护网，对驾驶人员进行保护。

3 结语

本文针对填土高度大于4m 的路基，通过对该路段湿陷性黄土的工程实施效果表明，该路段采用强夯法处理可以有效地提高路基承载力。同时，文中系统地介绍了强夯施工法的成功应用，针对强夯施工环节，提出施工中应当注意的事项，为同类工程提供了参考借鉴。

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