论公路路基施工中强夯技术的运用_交通论文范文

论公路路基施工中强夯技术的运用
魏纪军蓝春
摘要：随着我国公路交通业的蓬勃发展，公路工程的质量日益受到人们的关注，公路的路基质量直接影响公路的使用性能，所以公路地基的强度和稳定性引起技术人员的关注。实践表明，强夯法用于加固公路路基，可很好地提高地基强度并降低其压缩性，而且还能改善其抵抗振动液化的能力和清除土体的湿陷性。本文简单介绍了强夯技术在公路路基施工中的运用。
关键词：路基施工强夯技术应用控制
一、强夯施工技术的定义与特点
强夯法是一种动力固结法，指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。

1969年由法国工程师Menard提出并应用于地基加固以来，在公路路基的加固中也得到了广泛发展，采用简单的物理应用，通过利用起吊设备，将10～25吨的重锤提升至10～25米高处使其自由下落，依靠夯锤自重的力量夯击把填筑材料向下挤压形成较大的位移，同时将填料和原路基一起挤压密实，使路基填筑后达到基本稳定的一种方法。强夯技术具有以下特点：
1、应用范围广泛：可应用于工业与民用建筑、重型构筑物、设备基础、机场跑道、堤坝、公路和铁路路基、桥梁等。
2、对路基填料要求较低：可以用于加固各类砂性土、粉土、一般黏性土、黄土、人工填土，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎石类土以及建筑、生活垃圾或工业废料组成的杂填土。
3、加固效果显著：地基经强夯处理后，可明显提高压缩模量、地基承载力、增加干密度，降低压缩系数、增加场地均匀性，消除湿陷性、膨胀性，防止振动液化。
4、施工快捷：提高施工的进程，虽然与压路机碾压比较单位工程量的造价有所提高，但缩短工期带来的效益也是比较显著的。
二、强夯加固路基的施工过程
3.1 施工过程
(1)地面处理。预先估计强夯后可能产生的平均地面变形，并以此确定夯前地面高程，然后用推土机平整，认真查明强夯场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等。
(2)强夯施工。根据初步确定的强夯参数，在现场有代表性的场地上进行试夯，并通过测试，与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，以便最后确定工程采用的各项强夯参数。
(3)强夯振动。根据国内大量工程的实践，强夯所产生的振动，对一般建筑物来说，只要有一定的间隔距离，一般不会产生有害的影响。
此外，为提高强夯法施工的质量，并保证处理后路基的均匀性，尽量应用信息化施工方法，这种施工管理方法，是在现场施工过程中进行一系列测试和检验，将实测结果，利用计算机进行信息处理，对路基处理效果作出定量评价，然后反馈回来修正原设计，这样再按新方案进行施工，信息化施工可使工程的安全性、经济性及高效率融为一体。
3.2 强夯加固路基施工一般需要以下几种设备：履带式起重机、平底锤、自由落锤装置：能使夯锤自由下落的脱钩器、其它辅助设备：推土机；压路机；装载机；龙门架以及缆风绳等。强夯施工的步骤：
①平整场地，并测量场地高程；
②布置第一遍夯点，夯点偏差不大50mm；
③吊机就位，按设计规定的夯击能，夯锤对准夯击点中心进行夯击，直至满足设计要求，夯沉量检测用水准仪，每夯一击均须测量，塔尺立于锤固定位置；
④每一遍夯完后用推土机推平，测量场地高程，计算夯沉量；
⑤布置第二遍夯点，点位与第一次错开，重复③、④步骤；
⑥最后满夯一遍，夯完后用推土机推平，测量场地高程，计算并记录总夯沉量。点夯收锤标准：在点夯过程中，收锤标准是最后两击的平均夯沉量要小于7cm；强夯的总平均夯沉量达到70cm。
三、分析路基强夯加固的影响原因
一般来说“大面积的强夯加固，处理深度可达30米。对于非饱和土时，压缩过程基本上同实验室中的击实实验相同。而对于饱和无粘性土，夯击过程可产生液化，其压缩过程与爆破和振动密实的过程相同。对于这类土需要破坏土的结构，产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排水通道进行加固。而强夯法对加固杂填土特别有效。”路基在强夯作用下将产生压缩变形，使土体进一步密实，强度提高。导致路基土变形主要原因有以下几个方面：
①路基土在接触应力的作用下，土粒接触点发生弹性和塑性变形，这种变形导致土之间的接触面积增大，土粒之间的中心距离缩小，从而使土粒变得更近；
②粘性土的稳定结构受剪后，由于结构改变使土的孔隙减小。由于强夯加固的路基土的性质不同，其加固机理也不尽相同；
③作用于土粒接触处的剪应力如果超过接触面上可能发挥的抗剪强度，颗粒之间将发生相对滑动；
④结合水化膜在接触压力下产生变形，使土粒之间的距离发生变化；
⑤如果土粒中有片状颗粒，在强夯作用下可使其受弯而挠曲，使相临土粒发生相对位移。
目前被普遍认可的加固机理为动力密实、动力固结和动力置换原理等。强夯法加固路基施工中需要特别注意的是影响强夯加固深度的因素。尽管影响强夯加固深度的因素很多，而且它们都是不确定性的变量，但归纳起来有二个方面：（1）是强夯施工参数设计(如强夯工作效率、夯点间距、夯点布置、强夯施加的夯击能等) ，（2）是路基土本身的性质(如土体的物理力学性质、土体的结构以及地下水的埋藏条件等) 。
四、强夯施工的质量控制
（1）由于强夯施工的特殊性，施工中所采用的各项参数和施工步骤是否符合设计要求，在施工结束后往往很难进行检查，所以要求在施工中对各项参数和施工情况进行详细记录。
（2）开夯前检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合要求。
（3）强夯施工中夯点放线错误情况常有发生。因此，在每遍夯击前，都对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正。
（4）在施工过程中，要用水平仪检测每个夯击点的沉降量，而水平仪离夯击点较近，为确认夯击震动对水平仪的影响，特用全站仪对其进行了对比观测，经对比确认水平仪离夯击15m-20m以外时，夯击震动对其影响很小，满足观测精度要求。
（5）每遍夯点、夯击次数和落距要严格控制，杜绝发生降低夯能、少夯、漏夯等现象。
（6）因为强夯在路基施工中的应用还不很广泛，缺少实践经验，所以在试验段施工过程中，我们要求每个施工人员树立严谨的科学态度，详细记录，认真分析，总结经验，为大面积施工掌握第一手资料。
4.2 质量检测控制
（1）质量检验时间控制。经强夯处理的路基，其强度是随着时间增长而逐步恢复和提高的，因此在强夯施工结束后应间隔一定时间方能对路基质量进行检验。其间隔时间可根据土的性质而定，时间越长，强度增长越高。对于碎石土和砂土路基，其间隔时间可取1-2周；低饱和度的粉土和粘性土路基，可取2～4周。（2）质量检验内容控制。强夯路基的质量检验，包括施工过程中的质量监测及夯后路基的质量检验，其中前者尤为重要，所以必须认真检查施工过程中的各项测试数据和施工记录。
（3）质量检验数量控制。强夯路基质量检验的数量，应根据场地复杂程度和筑物的重要性确定。考虑到场地土的不均匀性和测试方法可能出现的误差，对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑物路基的检验点不应少于3处：对于复杂场地或重要建筑物路基，应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。强夯法加固公路路基在实践中是基本可行的，特别是当路基填土是土、石混合时，采用强夯法进行加固，会取得更好的效果。另外，在桥台、涵洞、路肩挡土墙附近进行强夯时，应在紧邻台背处设置应力截断沟，以免强夯强大的冲击力对结构物造成损坏，而高速公路路基填方用强夯处理，应按要求的沉降标准进行设计，止夯条件也应按沉降控制。
参考文献
[1]王殿军，孟繁华，王军.经济实用的强夯法地基处理
[2]徐金明，陈文财，张剑峰.强夯法加固软土地基的现场对比试验研究
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