强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用尝试

刘帅

市政道路是城市交通运行的重要命脉，也是维持城市经济发展的重要基础设施，因此，市政道路的工程质量，也逐渐受到各方关注。在市政道路各分部分项工程中，软土路基的处理质量，会对工程整体的稳定性造成较大影响，考虑到牵一发而动全身的可能，针对软土路基的技术管理，选择合适的施工技术，应引起施工单位人员的高度重视。强夯法是软土路基处理中常用的施工技术，本文将对强夯法进行重点讨论。

一、强夯法技术定义

强夯法是土方夯实技术的一类，是将重物用起重机提升至一定高度（通常低至10m，高至40m），通过自由落地的运动形式，完成重物势能到动能的转化，达到夯击土层的效果，增加地基的固结效果。强夯法也有动力固结法的别称，通常在遇到杂填土、非饱和黏性土、砂性土时，会以强夯法为主要施工技术方案。强夯法在应用之前，应针对现场图纸进行现场试验，确定夯实深度和夯实次数。强夯法并不会因为较大的夯击力量，对施工环境附近产生较大负面影响，因此，在实现土地夯实质量提升的同时，也可以最大程度避免影响附近居民的正常生活，因此该方法限制性较小，即使城市密集建筑群中，也可以采用此种方法，具备较大推广潜力。

二、强夯法技术原理

强夯法技术原理包括动力置换、动力固结、动力密实等。具体来说，动力置换就是在填土阶段，若遇到碎石结块的现象，则将其砸碎，避免土壤质量受到影响的同时，也可以令碎石互相之间施加作用力，令桩体趋于平衡，夯击力越大，碎石进入土层就会越容易。动力固结原理就是在原有土质中将细颗粒物质夯实其中，在巨大动能的作用下，破坏土质结构，将土壤缝隙中的空气与水排除干净，避免土体完整性受到影响，令土体承载力得到提升。动力密实原理，是因为土壤颗粒并非绝对均匀，强夯法打磨土质颗粒，依靠摩擦作用令土壤颗粒接触面积进一步增加，增加土体紧实度和承载力。

三、强夯法施工技术应用

某市项目距离主城区13km，工程占地总面积2135公顷。项目标段施工面积91公顷，土质填挖地带开挖土方台阶，回填时夯击补强土质。

1.施工技术和材料标准

清理土体表面之后，若施工现场含水量较高，对正常施工造成负面影响，应当铺设施工垫层，施工垫层材料可选择建渣或风化石料，厚度应控制在0.5m以下。建渣主要为混凝土、砖块、碎石等，粒径应控制在30cm以下。有机质含量控制在3%以下。若其中混入泥质砂岩或中风化砂岩等，粒径应控制在40cm以下。置换料应为外购硬质石料，粒径在40cm以下，软化系数应在0.75以下。若粒径在30-40cm之间，则颗粒含量应在30%以下，含泥量应低于5%。在铺设施工垫层时，应将施工垫层厚度因素可能对置换墩长产生的影响考虑在内。除此之外，强夯法在施工时，若涉及满夯工序，则其应在点夯施工工序后续进行。实际施工时，应当结合点夯过后土体压实状况、坑深度和填料材质等，判断能都可通过冲击碾压，替代满夯施工。如果施工面积较大，则应当依照现场地质状况，先选择若干具有代表性的位置，完成试夯，试夯过程应形成施工记录书面文件，具体应包含不同夯击点的次数、每次夯击的土体沉降量，夯击能量，夯击中是否涉及补料等情况。针对夯击时遇到的施工特殊情况，同样应在施工记录中体现。夯击施工时，可能遇到不同工作面同时施工的情况，此时应当特别注意控制施工进度，保持进度的一致性。临近工作面高差，应控制其低于4m，若高差值与碾压层厚相等时，搭接时应采用碾压方式。若工作面高差在高度上超过碾压层厚，但是在4m以下，搭接时采用强夯方式。若工作面都是应用强夯搭接，则应令搭接范围在20m或以上；若碾压工艺搭接，则搭接范围应控制在5m以下。

2.施工准备

首先应严格核对施工图纸，对设计资料进行复核，完成夯点布置图的绘制。准备用于强夯法施工的设备，包括脱钩装置、起重设备、夯锤等。同时检查设备性能，各项设备不能出现异常现象；其次，应做好地表处理工作，设置排水沟等排水设施，将土体上的杂物全部清除，包括草皮、淤泥等，通过运输车向指定位置运送。晾干地标之后，推平地表。

最后是做好施工工艺试验，具体包含以下方面工作：第一，观测地面沉降高度。夯击过后，对夯击坑本身和附近地面隆起、沉降值进行有效记录，大致预估地基处理效果；第二，观测空隙水压力，沿着夯击点方向，依照深度距离的不同，完成空隙水压力测头的埋设，对夯击阶段地基土体中空隙水压力进行测量，总结其在地基土体中水平和深度方向上变化规律的不同，进而为后续夯击能量的确定提供参考，明确两次相邻夯击过程间隔时间，以及科学的夯击点间距等；第三，测定侧向位移与深层沉降量，也就是土体因深度的不同，产生的竖向位移差异，从而明确强夯法夯击影响范围和加固深度。在明确各项试验结果基础上，通过锤体自身质量和落距的乘积，得到夯击点夯击能量，记录包括夯击能量、间隔时间、总体间歇时间等各项参数，明确施工工艺细则，做好施工准备。

3.施工流程

做好施工准备之后，依照施工现场情况，明确强夯参数，点夯过后，测量工作面标高，后续重复平整场地、点夯和标高测量工作。之后进行满夯施工，并对施工结果进行试验检测，若未能通过检测，则需要重新平整场地，并重复点夯、标高测量等施工工序；若通过检测，则在监理人员验收过后，可过渡至下道工序。

4.施工方法

第一，采用推土机等施工机具，完成场地的平整，为后续施工创造施工条件；第二，布置夯点。点夯施工时，以4m为标准控制夯点之间的距离，点和点之间应组成正方形，边长4m。放线时应注意误差的控制，保证其在5cm以下，夯点位置应当用小木桩等做标记，避免现场遗漏；第三，确定落距。确定落距时应当依照设计要求进行，当连接好脱钩拉索起重机吊钩之后，将测绳或钢尺记载脱钩器吊钩上，令脱钩器进一步提升。脱钩器吊钩和底面之间的距离，也就是夯锤自身和重物落距两者之和，这时方可有效连接起重机前方和脱钩器拉锁下端；第四，推平夯坑。在首次点夯施工完成后，应将夯坑重新推平，为后续夯击做准备。需要注意的是，为保证土体的均匀性，二次点夯的夯点应避开首次选定的夯点，保证施工交替进行。同时回填应及时，避免对后续强夯施工造成负面影响；第五，点夯施工测量。测量点应兼顾每隔起夯面高程，明确每次夯击土体的沉降量。测量使用的水准仪，应经过提前校准，在同样高程位置架设，避免对夯沉量的记录结果准确性产生影响；第六，平整夯坑之后，应进行满夯，通常夯击次数应控制在4次左右，且最后数次夯沉量，应控制在5cm以内。

5.施工注意事项

若强夯法施工面积较大，施工单位应组织试夯，试夯之前应充分考察施工现场和填料状况，试夯区域应为正方形，边长应超过30m。强夯施工各参数质量允许偏差，应进行有效控制。其中，夯锤落距允许偏差应不超过±30mm，可用钢尺测量；夯锤定位允许偏差应不超过±150mm，可用钢尺测量；夯点定位允许偏差应不超过±500mm，可用钢尺测量；锤重允许偏差应不超过±100kg，可称重控制；夯击次数和夯击顺序，应符合设计要求，现场严格计数；最后两次夯击夯沉量，应符合设计要求，可用水准仪测量。夯坑深度需要现场人员严格记录，通常应控制在1.2m以下，如果坑内深度过大，应当第一时间停下，并向坑中填料，重复操作，当达到控制标准之后，可停止夯击。当完成点夯之后才能进行后续满夯，如果施工时有强降雨，为保证补体的稳定性，现场应设置排水设施，将坑中积水排出。

6.质量控制措施

强夯法施工之前，应明确强夯工艺与设计参数，夯点布置偏差应有效控制，令其不超过5cm。施工阶段应由现场质量控制人员，随时反馈质量信息，针对性对施工参数进行调整，以全面保障施工质量。夯击过程中，重锤落下时应不失平衡性，若夯坑底部倾斜度超过30°，应当通过碎石与砂土天平夯坑，进而利于后续夯击。每次完成夯击之后，应当及时平整场地，记录夯沉量、标高等数据，重新施工放线，选择新的夯击点。如果遇到夯击点标桩被毁坏的现象，应第一时间补充，防止丢失，影响后续施工。夯沉量和夯击次数，应当和设计要求完全相符。除此之外，夯击阶段，若施工现场地质环境和设计文件相比，两者出入较大，应当及时报告至项目技术负责人。与此同时，在施工阶段，坑附近隆起应相对均匀，若有异常隆起状况，应当第一时间向监理工程师报告。夯坑施工应在当天完成，并在当天完成土地平整，避免因降雨因素增加土体不稳定性。夯击时，力度应当从小到大有效控制，逐渐增加负荷，夯击次数应符合试验结果，通常在3次左右。在夯锤上应设置排气孔，尺寸大概在25-30cm之间，防止真空与气垫效应，对正常施工造成较大影响。夯锤下落途中，应始终保持竖直方向，且维持自由状态，如果倾斜下落过程中，坑底面有倾斜现象，则不仅会直接损耗较多能量，而且容易改变夯击中心点，对工程质量带来较大影响。综上所述，强夯法在市政道路软土路基中施工技术中相对普遍，本文结合具体工程，讨论了强夯法施工具体应用，包括施工准备、技术管理、质量管理、安全施工、环境保护、文明施工措施等各方面，希望可以为有关人士提供一定参考价值，全面提升路基工程施工质量。