强夯筑柱处理高填方软基施工技术

李鑫

摘 要：本文通过对国道312线都江堰-汶川高速公路C合同段强夯筑柱处理高填方软基，概述了强夯筑柱地基处理的原理及不足之处，同时叙述了强夯筑柱处理地基的施工技术、过程控制、注意事项以及实施情况，可供以后类似强夯筑柱施工参考。

关键词：强夯筑柱 处理 高填方 软基

中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0065-02

强夯法加固地基是20世纪60年代末由法国梅纳技术研究所创用的，由于它具有投入设备简单、施工速度快、使用范围广、节约“三材”、经济易行、效果显著等优点，很快受到世界各国工程界的重视，并得以迅速推广。1978年，我国首次在天津进行的强夯法试验研究，揭开了我国应用强夯法处理地基新的一页。强夯法，顾名思义，就是利用强夯夯击能的影响迫使地基中孔隙水压力达到土的自重压力，使地基土重新排列，从而提高地基承载力。根据以往研究成果提出有效加固深度的修正式为：D=K（WH/10），其中D为有效加固深度（m）；W为锤重（kN）；H为落距（m）；K为修正系数，其变动范围一般为0.5～0.8，比如软土取值0.5，黄土取值0.34～0.5。运用强夯法加固地基，一定要根据现场地基条件和工程的使用要求，正确选用各个强夯参数，才能达到有效而经济的目的。

1 工程概况、地质情况及特点

四川省都（江堰）至汶（川）高速公路穿越川西平原C合同段K12+725～K12+995段高填方路基橫切冲沟，路线中心最大填筑高度为33.08m，共长270m。冲沟属季节性流水，河床坡度小，为9.21m3/s，自然边坡稳定性好，基岩埋深较深，上覆土层主要为第四系残坡积及冰水堆积，路堤沉降量过大，不能满足路基设计规范要求。地基处理采取清除表土，铺0.6m片石垫层后按强夯筑柱方式进行加固处理。

2 施工工艺

2.1 施工参数

该合同段强夯筑柱施工中设计锤重50kN，直径1.2m，最大提升高度为12.0m，强夯机为起重能力大于150kN的复缆起重机，夯柱长5m（桩柱实际长度按累计夯沉量的75%计），直径1.5m，间距3.5m，等边三角形布置。

2.2 施工原理

利用强夯机的夯击能夯坑成桩，达到“夯柱挤淤换填、地基土重新排列形成硬壳”，从而达到地基加固的效果。

3 强夯筑柱施工

3.1 场地平整

清除表土、平整场地并压实，对于斜坡部位应开挖2～3m台阶，以保证强夯机行走及地基加固。

3.2 施工准备

施工前在强夯范围内采用轻型动力触探（N10）进行地基力学指标复测，取得强夯前的力学指标，并做好详细记录。按照设计断面在线路左、中、右设复查点（如需处理范围左、右宽度较大时，则每隔30m设一个复查点）。强夯筑柱施工前，绘制夯点编号图，比例尺为（1/200～1/400）。

编制施工作业指导书、施工组织设计，做好技术交底，测出周围建筑物距处理部位的距离，并设置相应的减震沟。

3.2.1 排水

使原沟槽水流由陪沟流到路基外侧原有的沟槽。在强夯筑柱处理范围内，每隔15m开挖一道纵、横向片石排水沟，设计纵横向片石排水沟尺寸为宽1.0m×深1.0m。纵横排水沟沟底纵坡不小于1%并与原有排水沟槽连通，保证施工期间排水顺畅，并用片石及时回填。

3.2.2 铺片石垫层

在强夯处治范围内铺填60cm厚片石垫层，铺设的片石不得有架空和空隙大等现象，避免因垫层密实度不够造成陷车、陷锤。

3.2.3 布点、分区、定出试验段

采用仪器或工具按桩间距3.5m、等边三角形布置、桩直径1.5m定出所有夯点，用白灰或小木桩在夯点中心处做出标记，并测量点位地面高程。

地基处理范围较大时，为了便于施工控制，根据实际地形划分为若干个强夯筑柱作业区域。

根据动力触探取得的力学指标，在具有代表性的部位划出20m×20m=400m2的范围作为试验段，共48个夯点。通过试夯确定每遍夯击的落锤高度、单点夯击次数、夯击遍数、夯击间歇时间。

3.2.4 试验段强夯筑柱施工

强夯机就位使夯锤对准夯击点，夯锤对准夯击点误差控制在10cm以内。试夯时，落锤高度采用1/3、1/2、2/3到全落高渐次进行（每一落高试夯3～5个夯点），适当落锤的落高和每遍单点夯击次数的确定依据是：（1）不出现单点夯坑深度过大、产生陷锤、造成起锤困难。（2）不出现单点多击后，夯坑周边地面隆起高度大于7cm。（3）单遍夯深不大于70cm。（4）第一遍夯击时，首次单击夯坑深度不大于1/3夯坑深度。

每遍夯击之间的间歇时间确定：采用轻型动力触探（N10）及标贯抽检1%～3%夯点间地基土容许承载力，每一遍夯击后其承载力恢复到不低于原地基土承载力所需要的时间即为恰当的间歇时间。为了更好地总结强夯筑柱参数，试验段采用轻型动力触探（N10）及标贯抽检10%夯点（共5个）间地基土容许承载力，并采用重型动力触探（N120）及标贯抽检10%夯柱桩底承载力（共5个）。

夯击遍数的确定：满足设计桩长的遍数或夯坑体积随夯击次数增加的增长率低于夯坑周围地面的隆起体积增长率且夯坑周围地面隆起高度不大于7cm所对应的遍数，或设计落高条件下单点最后两击夯深均不大于3cm且后一击夯深小于前一击夯深，此时所对应的遍数。设计桩长5m，确定需夯10遍，第一遍夯深不超过0.6m，其余7遍每遍夯深不超过0.7m。

4 强夯筑柱施工过程控制

（1）取得原地面的地基承载力：根据地基承载力确定试验段的位置，为大面积强夯的顺利进行做好准备。

（2）试验室现场取样：掌握土壤类别、含水量、塑性状态、承载能力、抗剪指标、压缩指标等值，用以检测强夯筑柱夯击能影响深度。endprint

（3）确定强夯材料的取料场地、质量、数量：应充分利用挖方路段开挖的岩石，并二次破碎，确保料源充足。

（4）检测纵横排水沟的开挖尺寸、坡度，确保排水沟畅通，严禁排水沟积水。

（5）片石垫层厚度、压实度、强度控制：铺垫厚度不小于设计值，片碎石抗压强度≥25MPa，铺设的片（碎）石不得有架空及孔隙大现象，避免造成陷车、陷锤。垫层铺设后随机抽取其厚度及密实度。

（6）复核强夯筑柱范围、夯点数量，绘制强夯筑柱夯点布置平面图并编号，编制强夯筑柱施工方案、施工作业指导书，做好技术交底工作。

（7）现场布点：根据强夯筑柱夯点布置平面图现场布点，并测量每个夯点的地面高程。

（8）试验段施工：根据设计要求取得每遍夯击的落锤高度、单点夯击次数、夯击遍数、夯击间歇时间。试验段施工所取得的各项参数，对于大面积强夯筑柱施工至关重要。

（9）試验段总结：根据试验段取得的各项数据及成果，编写强夯筑柱每遍技术总结，并请现场监理、专监、设计代表等签字确认。

5 强夯筑柱质量检验

（1）强夯筑柱施工完毕后，我们请核工业西南工程勘察设计院检测中心对C合同段强夯筑柱进行检测，检测强夯夯柱的成桩长度、桩体的承载力、桩下土承载力均满足设计要求。

（2）强夯筑柱每遍施工完毕并检测合格后，编写每遍强夯筑柱技术总结、强夯筑柱总体技术总结，要求监理、设计院、业主签字确认。

（3）请业主、设计院、中心试验室、监理部及施工单位现场确定夯点数量，检测强夯筑柱最后两击夯深不大于3cm，并现场签字确认。

（4）抽取3%的夯点现场开挖，测量夯柱成桩深度、长宽尺寸，并计算夯柱工程数量，单个夯点现场开挖工程量不小于设计夯点工程量。

6 强夯筑柱施工注意事项

（1）强夯必须从路基中线向两侧逐次推进，或自坡脚向坡谷推进，切不可自周边向中心逐次推进。

（2）夯坑形成后应立即报检验坑，及时进行坑基回填，避免雨水浸泡夯坑。回填以高于周边地面10cm为准，且材质符合设计及规范要求的片（碎）石，并用白灰或红色塑料袋在中心处做好标识，避免夯柱偏离。

（3）夯击时由于有石块飞出，除夯机司机外现场所有工作人员必须戴安全帽并站在安全距离之外，起重机臂旋转范围内严禁站人。

（4）必须保证施工期间场地排水系统完好，及时排走大气降雨和强夯挤出的地下水及夯坑中的积水。

（5）局部地区吊车轮迹下陷过深时，应检查是地基土过软，还是垫层厚度不足，或是垫层密实度过低，并应采取相应的处理措施，避免发生陷车事故。

（6）强夯筑柱施工应在旱季进行。

（7）强夯的冲击波及噪声较大，最好在白天施工，避免扰民。在距离建筑物或构筑物小于50m范围应开挖1.0m×1.5m的减震沟，避免建筑物或构筑物变形、开裂。

（8）定时检查紧固件、扣锁件和结扎件，保证其牢固，严防落件伤人。由专人负责电气设备、供电线路、配电盘的控制管理。

7 结语

强夯筑柱作为一项新的施工工艺，在勘测设计过程中必须充分掌握强夯范围地基土土壤类别、含水量、塑性状态、承载能力、抗剪指标、压缩指标等值。根据所掌握的土壤物理性质选择合适的设计参数：夯锤重量、提升高度（也就是最佳夯击能）、夯柱长度、修正系数等，这样才能达到预计的效果。

强夯筑柱施工难点：由于强夯筑柱受地质条件影响较大，夯击时夯柱向四周扩散，最后形成一个强夯固结层，固结层厚度一般为设计桩长的3/5～4/5，很难确保设计桩长。强夯筑柱桩长设计可采用先预夯成孔，再回填所用材料，然后强夯成柱。强夯筑柱检测方法不太成熟，所用方法有探井或钻孔取原状土、静力触探、标贯、动力触探、旁压试验、载荷试验，目前一般所用方法为前四种，均很难准确地体现强夯筑柱施工结果。

参考文献

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