摘要：不良土質(zhì)地基的加固處治是道路工程領(lǐng)域持續(xù)關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。文章以廣西南寧五象新區(qū)花林路AK0+230～AK0+370段雜填土地基為例，從實(shí)施方法、主要工程數(shù)量、優(yōu)缺點(diǎn)、估算造價(jià)等角度，對(duì)比分析了CFG樁、挖除換填、強(qiáng)夯、水泥攪拌樁四種處治方式的特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況比選得到了強(qiáng)夯法為該段地基的最佳處治方式，并在工后以地基壓縮模量、濕陷系數(shù)、承載力特征值為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)該方法的處治效果予以驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果顯示，由強(qiáng)夯法處治的雜填土地基工后性能滿足規(guī)范要求。研究結(jié)果可為不良土質(zhì)地基處治提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：道路工程；不良土質(zhì)；地基處治；強(qiáng)夯法

中圖分類號(hào)：U416.212 A 14 051 3

0 引言

道路交通是覆蓋范圍最廣、服務(wù)人口最多、使用最廣泛的交通運(yùn)輸方式。2022年《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃》明確了國(guó)家公路網(wǎng)到2035年的布局方案，未來計(jì)劃建設(shè)的高速公路里程約為5.8萬km，普通國(guó)道約為11萬km。但在交通基礎(chǔ)設(shè)施飛速發(fā)展的同時(shí)，還要面對(duì)國(guó)內(nèi)廣泛分布的由海相及湖相軟土、濕陷性黃土、雜填土等形成的大量不良土質(zhì)地基的難題［1-3］。若不良土質(zhì)地基處治效果欠佳，極易導(dǎo)致上部的路基滑塌與路面開裂，嚴(yán)重影響道路工程的耐久穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)，因此道路路基下不良土質(zhì)地基處治問題被相關(guān)研究人員持續(xù)關(guān)注。

近年來，不少學(xué)者針對(duì)不良土質(zhì)地基的處治方法開展研究。趙峰光［4］指出CFG樁在加固鐵路軟土地基方面效果顯著，并詳細(xì)探討了CFG樁施工參數(shù)，給出了CFG樁的樁身最優(yōu)配合比。榮露等［5］針對(duì)不良土質(zhì)地基所致的公路涵洞工后沉降超標(biāo)這一常見病害，依托青海地區(qū)某一級(jí)公路濕陷性黃土地基，采用挖除換填法對(duì)其進(jìn)行處治，發(fā)現(xiàn)換填優(yōu)良黏土可大幅降低地基吸水引發(fā)的濕陷變形，進(jìn)而控制涵洞沉降量達(dá)到規(guī)范要求。王家磊等［6］對(duì)山區(qū)高填方路基的雜填土地基開展了重型強(qiáng)夯試驗(yàn)，明確了雜填土地基的強(qiáng)夯加固機(jī)理，采用瑞利波這一無損檢測(cè)方法，以密實(shí)度為指標(biāo)對(duì)夯實(shí)效果予以現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，證實(shí)了強(qiáng)夯法的處治效果，并提出了強(qiáng)夯次數(shù)閾值這一概念，即強(qiáng)夯次數(shù)過多反而不利于軟弱地基性能提升。張?jiān)福?］采用水泥攪拌樁對(duì)公路軟基進(jìn)行加固處治，靜載檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)加固后地基承載力增大，橫坡管與測(cè)斜管的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也反映出水泥攪拌樁處治的地基沉降與橫向變形大幅降低，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的處治結(jié)果。

不難看出，除石灰及水泥改良等環(huán)境污染較大的處治方法以外［8-9］，CFG樁、挖除換填、強(qiáng)夯、水泥攪拌樁均是合理可行的地基處治方式，已有研究成果提供了富有成效的參考信息，但對(duì)于不同處治方式的工程量、造價(jià)及優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析還有待深入。為此，本研究以實(shí)際路基工程的不良土質(zhì)地基為例，詳細(xì)分析了CFG樁等4種處治方式各自的特點(diǎn)并進(jìn)行比選，介紹了優(yōu)選處治方式的工藝要點(diǎn)，并對(duì)其處治效果予以檢驗(yàn)，以期為同類工程提供參考依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。

1 地基處治技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

本研究以廣西南寧五象新區(qū)花林路的雜填土地基為例，對(duì)4種不良土質(zhì)地基處治方式進(jìn)行比選分析。因雜填土成分變異性大、力學(xué)性質(zhì)差異性大且強(qiáng)度普遍偏低，具有較高壓縮性，故其承載能力較低。由于該項(xiàng)目設(shè)計(jì)路基高度多在3.5 m以下，對(duì)于＜3.5 m填高的路基而言，不良土質(zhì)地基均采用挖除換填法處治，比選意義不大。而AK0+230～AK0+370段路基填高約為1.8～9.8 m，其中大部分填土高度約為4～7 m，對(duì)地基承載能力要求較高，因此選取此段落用以對(duì)比分析CFG樁、挖除換填、強(qiáng)夯和水泥攪拌樁4種處治方式的區(qū)別。參考已有文獻(xiàn)與現(xiàn)行規(guī)范的研究結(jié)果［10-12］，該段落的地基處治方式比選結(jié)果如下頁(yè)表1所示。

經(jīng)比較，方案三（強(qiáng)夯法）具有施工簡(jiǎn)便、工藝簡(jiǎn)單、施工速度快和造價(jià)最低等優(yōu)點(diǎn)，參考《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》（CECS 279-2010）中相近項(xiàng)目在4 000 kN·m能級(jí)下的強(qiáng)夯振動(dòng)安全施工距離為39 m，本項(xiàng)目強(qiáng)夯施工區(qū)域距離現(xiàn)有橋梁與房屋的最近距離分別為84 m和47 m，地基處治采用強(qiáng)夯方法對(duì)周圍構(gòu)筑物的影響安全可控。因此，針對(duì)AK0+230～AK0+370段雜填土地基，從安全、可靠、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等角度綜合比選，最終選擇強(qiáng)夯法予以處理。

2 地基強(qiáng)夯工藝與效果

2.1 工藝要點(diǎn)

2.1.1 參數(shù)要求

（1）采用“點(diǎn)夯2遍+滿夯1遍”的夯擊方式，各遍之間的間隔應(yīng)＞7 d。

（2）點(diǎn)夯時(shí)每次夯擊能為3 500 kN·m，滿夯時(shí)每次夯擊能為1 000～2 000 kN·m。

（3）點(diǎn)夯與滿夯的夯點(diǎn)布設(shè)位置見圖1、圖2。

（4）點(diǎn)夯時(shí)每點(diǎn)至少夯擊6次。

（5）強(qiáng)夯范圍應(yīng)覆蓋道路紅線及其邊緣，以每側(cè)夯擊至坡腳以外3 m為宜。

（6）強(qiáng)夯時(shí)從邊緣向內(nèi)部進(jìn)行，一遍夯擊結(jié)束后，整平場(chǎng)地，間隔天數(shù)滿足要求后再開展下一遍強(qiáng)夯。夯錘在夯擊過程中需保持水平，若隨著夯擊次數(shù)增加，夯坑內(nèi)嚴(yán)重泌水，則必須及時(shí)疏排以保證夯擊效果。對(duì)于夯坑底部土體過濕的情況，應(yīng)淺鋪碎石或砂子再繼續(xù)強(qiáng)夯。

（7）夯機(jī)工作中不掛架，夯錘提升至設(shè)定高度后自動(dòng)脫鉤完成夯擊。為避免夯錘脫鉤后臂桿傾倒及錘鉤回彈擊打臂桿，錘鉤端頭處需包裹防護(hù)裝置以保護(hù)臂桿。

（8）在大面積強(qiáng)夯施工前必須進(jìn)行試夯，強(qiáng)夯參數(shù)經(jīng)過試夯后再根據(jù)試夯情況進(jìn)行最后確定。

2.1.2 施工流程

（1）清理并整平場(chǎng)地。

（2）標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，并確定場(chǎng)地高程。

（3）起重機(jī)與夯錘就位，夯錘提升至指定高度并確定高程。

（4）起重機(jī)脫鉤，使夯錘自由下落，隨即確定夯錘頂部高程，若夯坑底部出現(xiàn)傾斜，需立即整平以保證后續(xù)過程中夯錘進(jìn)行水平錘擊。

（5）重復(fù)步驟（4），按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。

（6）更換夯擊點(diǎn)位，繼續(xù)步驟（3）～（5），以此類推完成各點(diǎn)第一遍夯擊工作。

（7）夯坑覆土整平，再次測(cè)量場(chǎng)地高程。

（8）重復(fù)步驟（1）～（7），直至完成各個(gè)位置全部遍數(shù)的強(qiáng)夯夯擊。

2.2 效果檢測(cè)

為考察強(qiáng)夯法對(duì)不良雜填土地基的處治效果，依據(jù)現(xiàn)行《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）給出的強(qiáng)夯法處治地基的檢測(cè)指標(biāo)與方法［13］，工后以土體壓縮模量（規(guī)范下限15 MPa）、濕陷系數(shù)（規(guī)范上限0.015）、地基承載力特征值（規(guī)范下限180 kPa）為具體指標(biāo)對(duì)花林路AK0+230～AK0+370段強(qiáng)夯效果進(jìn)行檢測(cè)。為消除邊界效應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，對(duì)該段落起終點(diǎn)不予測(cè)試，同時(shí)為避免相鄰測(cè)點(diǎn)間距離較近可能引起測(cè)試過程的相互干擾，將測(cè)點(diǎn)間距設(shè)置為30 m，因此選擇AK0+240、AK0+270、AK0+300、AK0+330和AK0+360共計(jì)5個(gè)點(diǎn)位開展測(cè)試，結(jié)果如圖3～5所示。由測(cè)試結(jié)果可知，經(jīng)強(qiáng)夯處治的雜填土地基的壓縮模量與承載力特征值明顯高于規(guī)范下限值，且濕陷系數(shù)均低于規(guī)范上限值，證實(shí)了強(qiáng)夯法對(duì)不良土質(zhì)地基的優(yōu)良加固處治效果。

3 結(jié)語(yǔ)

本研究以實(shí)際道路工程為依托，對(duì)不良土質(zhì)地基的不同處治方式進(jìn)行比選分析、工藝介紹與效果檢驗(yàn)，得到以下主要結(jié)論：

（1）對(duì)于上部路基填土高度較大的雜填土地基，采用CFG樁、挖除換填、強(qiáng)夯和水泥攪拌樁4種處治方式具有各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。綜合考慮實(shí)施方法、工程數(shù)量、優(yōu)缺點(diǎn)和造價(jià)等方面，強(qiáng)夯法造價(jià)低廉且適用性較好，可視為最優(yōu)方案。

（2）提出了強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處治時(shí)的工藝要點(diǎn)，介紹了夯點(diǎn)位置、夯擊能級(jí)以及夯擊次數(shù)等參數(shù)要求，梳理了施工流程，為地基強(qiáng)夯加固提供了技術(shù)指導(dǎo)。

（3）對(duì)強(qiáng)夯處治效果的檢驗(yàn)結(jié)果顯示，加固后雜填土地基的壓縮模量、濕陷系數(shù)與承載力特征值均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，證實(shí)了強(qiáng)夯法的合理性與有效性。

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收稿日期：2022-07-25