張嫄

[甘肅威遠(yuǎn)路業(yè)(集團(tuán))有限公司，甘肅 定西 743000]

0 引言

強(qiáng)夯法是建筑工程領(lǐng)域中一種加固地基的施工技術(shù)，使用此方法進(jìn)行地基工程的加固處理時(shí)，施工方會使用75～260kN 的重錘，將其提升到一定的高度后，讓重錘自然下落，此時(shí)重錘會對土體產(chǎn)生較大的沖擊作用力。在外部作用力下，土層瞬間發(fā)生形變，土體被壓縮出現(xiàn)瞬間變形，迫使土層中的孔隙被擠壓，部分呈現(xiàn)濕陷性的土層還將出現(xiàn)瞬時(shí)液化的現(xiàn)象。與此同時(shí)，部分夯擊位置將產(chǎn)生裂縫，裂縫成為土層的排水與排氣通道，此時(shí)土層中的水體沿著通道溢出，土層顆粒的空間順序被重新排列。通過此種方式，起到對土體加密、加固的處理效果。

本文研究的濕陷性黃土在夯實(shí)施工中具有影響因素多、干擾條件復(fù)雜等特點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)此類地基工程的加固施工，需要提前制定規(guī)范的施工方案，設(shè)計(jì)強(qiáng)夯法的科學(xué)應(yīng)用方式。以此種方式，強(qiáng)化工程施工效果，為類似的土石方工程項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐。

1 工程概況

該工程項(xiàng)目為某地區(qū)在建項(xiàng)目，位于Ⅲ級階地層，土層屬于第四系黃土，通過對地層的采樣與分析，可以將土層劃分為三種類別。第一層土層屬于Ⅱ～Ⅲ級濕陷性土層，為非自重類型的黃土，厚度在14～16m 范圍內(nèi)。第二層土層為非濕陷性黃土層，土層的厚度在11～13m 范圍內(nèi)。第三層土層屬于飽和類型的黃土，土層厚度在13～15m 范圍內(nèi)。

此次強(qiáng)夯施工主要針對第一層土層。為提供更加真實(shí)的數(shù)據(jù)支撐施工方案，施工前，由現(xiàn)場技術(shù)人員采用現(xiàn)場勘查的方式，對不同結(jié)構(gòu)層的土體進(jìn)行取樣，通過對土體的測試，掌握各個(gè)土層內(nèi)各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)[1]。相關(guān)內(nèi)容如表1所示。

表1 施工區(qū)土層物理力學(xué)指標(biāo)

分析表1所示的土層測試數(shù)據(jù)可以看出，此路基的濕陷性較強(qiáng)，在此種結(jié)構(gòu)下直接進(jìn)行工程施工，會導(dǎo)致上層建筑出現(xiàn)不規(guī)則沉降，嚴(yán)重情況下，甚至?xí)霈F(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)裂縫等災(zāi)害。

2 濕陷性黃土路基強(qiáng)夯施工工藝

2.1 濕陷性黃土表層土清理與排水設(shè)計(jì)

為保證濕陷性黃土路基強(qiáng)夯施工的順利實(shí)施，應(yīng)在施工前，根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行施工場地表層土的清理工作[2]。

結(jié)合施工場地實(shí)際情況，對表層土中的腐殖性土層與草皮進(jìn)行清除處理，確保清除處理的深度在30cm 以上。對于埋置較深的草皮或土壤，可以加深土層的處理深度[3]。去除施工場地內(nèi)局部位置的淤泥，進(jìn)行土層的翻漿，對于場地中存在積水的位置，應(yīng)在排出土壤內(nèi)的積水后，對土壤進(jìn)行晾干處理。

在此基礎(chǔ)上，為確保對土層內(nèi)積水完全排出，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場條件，設(shè)置排水溝，排水溝布置見圖1。

圖1 強(qiáng)夯施工現(xiàn)場排水溝

排水溝屬于臨時(shí)設(shè)施，增設(shè)排水溝不僅可以將土層中積水排出，還可以將到施工過程中的雨水排出。完成上述處理后，對強(qiáng)夯施工場地進(jìn)行整平處理，即完成施工前的相關(guān)準(zhǔn)備工作。

2.2 設(shè)計(jì)工程施工主要技術(shù)參數(shù)

完成上述設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場主要技術(shù)參數(shù)，為滿足工程強(qiáng)夯法施工需求，按照表2進(jìn)行強(qiáng)夯設(shè)備的選型。

表2 施工現(xiàn)場強(qiáng)夯設(shè)備的選型

為確保夯擊施工可以達(dá)到預(yù)期的加固夯實(shí)效果，需要根據(jù)施工場地實(shí)際情況，確定夯實(shí)加固施工的深度。在夯擊參數(shù)相同的條件下，即便土層類型相同，也會由于沉積時(shí)間差異或物理性能差異，出現(xiàn)不同的夯實(shí)效果[4]。因此，應(yīng)在施工中，從夯擊能量、加固深度兩個(gè)方面，進(jìn)行工程施工技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

合理設(shè)計(jì)夯錘夯擊能量，不僅可以提高路基加固施工的效率，還可以提高施工水平。如果設(shè)計(jì)的夯擊能量過大，會出現(xiàn)能量浪費(fèi)的問題，反之，如果設(shè)計(jì)的夯擊能量過小，會出現(xiàn)路基加固施工無法達(dá)到預(yù)期效果的問題。因此，在綜合分析后，選用200kN 夯錘，設(shè)計(jì)第一遍的夯擊落距為13.5m，夯擊能量為2.5×103kN·m，第二遍的夯擊落距為7.8m，夯擊能量為1.5×103kN·m。

完成上述設(shè)計(jì)后，確定強(qiáng)夯施工中的加固深度，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)與土層勘查數(shù)據(jù)，可按照下述計(jì)算公式，對夯擊加固施工深度進(jìn)行計(jì)算。

式（1）中：H表示強(qiáng)夯施工中的加固深度；K表示夯錘重量，此次K的取值為200kN；M表示單擊能量，計(jì)算單位為kN；h表示強(qiáng)夯點(diǎn)落距，計(jì)算單位為m；n表示重錘下落次數(shù)。

按照計(jì)算公式（1），得到強(qiáng)夯施工中的加固深度，以此種方式，完成工程施工主要技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)。

2.3 布置濕陷性黃土路基強(qiáng)夯點(diǎn)

根據(jù)路基加固工程施工需求與土層物理性質(zhì)，在完成對場地平面的整平處理后，按照圖2所示的方式，布置強(qiáng)夯施工點(diǎn)。

圖2 強(qiáng)夯施工點(diǎn)布置現(xiàn)場

完成對夯擊點(diǎn)的布置后，需要采用單點(diǎn)夯擊的方式，在施工現(xiàn)場進(jìn)行濕陷性黃土的試夯處理，試夯的次數(shù)通常為6 次、8 次、10 次，通過試夯得到與土層物理性質(zhì)相關(guān)的參數(shù)。在施工場地內(nèi)進(jìn)行大面積的試夯處理時(shí)，應(yīng)將6 次單點(diǎn)夯擊作為基礎(chǔ)點(diǎn)數(shù)，如果試夯過程中路基土層的沉降量無法達(dá)到預(yù)期要求，則需要調(diào)整施工現(xiàn)場的夯點(diǎn)布置[5]。完成調(diào)整后，再重復(fù)上述步驟，在預(yù)設(shè)的點(diǎn)位進(jìn)行試夯，當(dāng)試夯滿足條件后，規(guī)劃強(qiáng)夯施工場地，開始執(zhí)行夯擊施工。

2.4 夯擊施工工序

施工中，需要先根據(jù)工程方提供的坐標(biāo)點(diǎn)與工程信息，進(jìn)行現(xiàn)場強(qiáng)夯點(diǎn)的復(fù)測，使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面高程高度的測量。完成測量后，在現(xiàn)場進(jìn)行定位、放線。準(zhǔn)備起重吊車，待車輛停穩(wěn)后，調(diào)整車輛懸臂的角度，通常情況下，將懸臂角度調(diào)整在65～75o范圍內(nèi)，校正夯錘的落距與落點(diǎn)位置。施工機(jī)械就位后，測量夯錘的落距，采取措施，確保夯距在施工過程中不會發(fā)生改變。

將夯擊錘起吊到預(yù)設(shè)高度后，開啟吊車的自動(dòng)脫鉤裝置，使夯擊錘以自由下落的方式落至地面。完成單次夯擊后，測量夯錘頂面下落到地面的高程距離，使用水準(zhǔn)儀測量單次夯擊后黃土地面的沉降量。重復(fù)上述步驟，當(dāng)此點(diǎn)位達(dá)到預(yù)設(shè)的沉降量后，將夯擊錘移動(dòng)到下一個(gè)夯擊點(diǎn)，確保對濕陷性黃土的施工可以達(dá)到預(yù)期效果。施工現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 強(qiáng)夯施工作業(yè)現(xiàn)場

在夯擊過程中，應(yīng)注意對夯錘中心點(diǎn)偏差的控制，夯擊中心與預(yù)設(shè)的中心位置偏差應(yīng)在150mm 范圍內(nèi)。同時(shí)，當(dāng)夯擊的地面不平整、傾斜角度＞30o時(shí)，應(yīng)先對地面的基坑進(jìn)行填平處理，才能進(jìn)行夯實(shí)施工。在施工現(xiàn)場，每完成一遍黃土地基的夯實(shí)處理，都需要進(jìn)行一次整平操作。在進(jìn)行第二遍場地夯擊時(shí)，應(yīng)結(jié)合場地的實(shí)際情況，按照本文2.3 的要求，進(jìn)行濕陷性黃土路基強(qiáng)夯點(diǎn)的重新布設(shè)。以此種方式，避免工程施工效果出現(xiàn)偏差。

最后一遍夯實(shí)施工處理應(yīng)采用滿夯施工法，完成對場地內(nèi)所有點(diǎn)位的強(qiáng)夯施工處理后，使用重錘設(shè)置低能量夯擊方式，對場地覆蓋范圍進(jìn)行全面夯實(shí)。注意在施工過程中，控制夯實(shí)點(diǎn)的放線與復(fù)測，確保每次夯實(shí)施工的沉降量都可以達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。按照上述步驟，執(zhí)行濕陷性黃土場地的規(guī)范化強(qiáng)夯施工，在提高土層結(jié)構(gòu)密度與壓實(shí)度的基礎(chǔ)上，滿足業(yè)主方提出的土體加固施工需求。

3 施工效果

按照上文所述的施工步驟，對濕陷性黃土路基進(jìn)行強(qiáng)夯施工，統(tǒng)計(jì)在不同夯擊次數(shù)下的黃土路基沉降量。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下表3所示。

表3 不同夯擊次數(shù)下的黃土路基沉降量

表3中，括號內(nèi)的數(shù)值代表本次夯擊后黃土路基沉降值。分析數(shù)據(jù)可知，不同夯擊點(diǎn)的沉降總量在130～140cm 范圍內(nèi)，當(dāng)強(qiáng)夯施工遍數(shù)達(dá)到4 時(shí)，對于路基的沉降量影響值＜5cm，當(dāng)夯擊施工遍數(shù)達(dá)到5時(shí)，對于路基的沉降量影響值≤3cm。

根據(jù)濕陷性黃土路基相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)文件可知，施工場地單次夯擊沉降量＜5cm 時(shí)，夯擊次數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由此可以證明，本文設(shè)計(jì)的施工方法在工程實(shí)際應(yīng)用中，可以起到夯實(shí)路基的效果。為進(jìn)一步檢驗(yàn)強(qiáng)夯法的施工效果，在對應(yīng)的夯擊點(diǎn)，使用標(biāo)準(zhǔn)觸探儀進(jìn)行地基承載力的測試，獲取夯擊后路基土層物理學(xué)參數(shù)，計(jì)算路基承載力。統(tǒng)計(jì)不同夯擊點(diǎn)的承載力測試結(jié)果，見圖4。

圖4 強(qiáng)夯施工點(diǎn)承載力測試結(jié)果

從圖4所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，強(qiáng)夯施工點(diǎn)的承載力可以達(dá)到2000kPa 以上，滿足濕陷性黃土地基的加固施工處理需求。

綜上所述，在完成此次實(shí)踐后，得出如下結(jié)論：按照本文設(shè)計(jì)的施工方法，在濕陷性黃土路基場地中進(jìn)行強(qiáng)夯施工，可以在提高土層壓實(shí)度的條件下，使夯實(shí)的土層具有較高的承載力。以此為例，為強(qiáng)夯施工法在市場內(nèi)的推廣提供數(shù)據(jù)支撐。

4 結(jié)語

本文從濕陷性黃土表層土清理、排水設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)工程施工主要技術(shù)參數(shù)、布置濕陷性黃土路基強(qiáng)夯點(diǎn)、夯擊施工工序五個(gè)方面，對強(qiáng)夯施工方法在濕陷性黃土路基加固施工中的應(yīng)用展開了詳細(xì)的研究。完成方法的設(shè)計(jì)后，采用實(shí)例檢驗(yàn)的方式，證明了此方法的可行性，避免并解決了由于路基濕陷性造成工程施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問題。