陳月清

（福建省金通建設(shè)集團有限公司，福建福州 350000）

0 引言

目前，國內(nèi)部分公路因使用年限過長，且長期受到車輛碾壓及自然環(huán)境等因素的影響，產(chǎn)生各種各樣的路基病害，早已無法滿足日常交通的需求。為徹底解決此類問題，施工人員必須針對實際情況，合理制訂技術(shù)應(yīng)用方案，對區(qū)域路段路基進行加固和改造，進而為人們構(gòu)建一個安全、舒適的出行空間。

1 路基加固技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用方法

1.1 換填法

換填法主要是指將原有路基結(jié)構(gòu)中的軟土層挖除，并采用堅固度相對較高、抗腐蝕性較強且壓縮性相對較低的材料實施置換回填處理，進而提升整體路基結(jié)構(gòu)的堅固性和穩(wěn)定性。在實際操作過程中，此種路基加固技術(shù)更加便捷，同時也是最為穩(wěn)定的路基加固技術(shù)。在具體實施過程中，施工人員必須應(yīng)用工程專用施工設(shè)備，全面清除施工現(xiàn)場的軟土與雜物，再在路基結(jié)構(gòu)中適當(dāng)填入部分礦渣及砂石等建設(shè)材料。并根據(jù)路基結(jié)構(gòu)的施工范圍，合理制訂分層施工區(qū)域和施工設(shè)備作業(yè)時間，制定嚴格的單層換填操作規(guī)范，安排專門人員負責(zé)監(jiān)督單層換填施工質(zhì)量，從而保障整體換填作業(yè)符合工程項目要求，進而提升整體路基加固效果。

1.2 強夯法

強夯法是公路工程中一種較為常見的路基加固技術(shù)，對于增強軟土層路基結(jié)構(gòu)的承載力效果極佳。在具體實施過程中，施工單位通常會使用起重機等設(shè)備，將重錘提升至一定高度后釋放，利用重錘瞬間落地產(chǎn)生的夯實能量沖擊地面，路基土體內(nèi)部空間會因重錘所產(chǎn)生的強大沖擊而大幅度壓縮，最后通過強夯點位與土體之間的縫隙將內(nèi)部水分排出，從而增強路基結(jié)構(gòu)的緊密性，避免土體沉降現(xiàn)象發(fā)生。在具體操作過程中，應(yīng)對區(qū)域路面進行全面清潔，確定最終的強夯點位。再由施工人員操作起重機設(shè)備，將夯錘調(diào)整至提前劃定的夯實點位區(qū)域，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況測量夯錘裝置頂高程、調(diào)整夯錘起吊高度，利用其自身重力向指定的夯實點位進行反復(fù)錘擊，直至該區(qū)域路基承載力符合工程項目設(shè)計標(biāo)準為止[1]。

1.3 碾壓法

碾壓法主要是指利用推土機、羊足碾、壓路機等大型機械設(shè)備，對需要加固處理的路基結(jié)構(gòu)進行壓實操作，提升松軟的土層結(jié)構(gòu)的堅固性，進而實現(xiàn)路基加固目的。在公路工程路基結(jié)構(gòu)加固施工過程中，在水文、地質(zhì)及自然環(huán)境方面通常存在一定的差異性，而特殊環(huán)境極易使施工區(qū)域地下土質(zhì)形成不同程度的軟土層，使軟土層更加堅固密實。施工人員必須利用合理方法，進行加固處理。機械碾壓法便是最為簡單且最為直接的一種軟土層路基加固技術(shù)。在整體實施過程中，路基土層會受到機械壓力作用，將內(nèi)部水分逐漸排除，在此期間，土壤結(jié)構(gòu)的堅硬度和密實度也會不斷提升，進而使路基結(jié)構(gòu)變得更加堅固。通常來講，施工人員會根據(jù)地區(qū)土層的實際狀態(tài)，設(shè)定路面作業(yè)次數(shù)和作業(yè)范圍，并以從中心到兩邊的原則進行分層碾壓，進而保障整體碾壓作業(yè)的科學(xué)性與合理性，最終實現(xiàn)路基加固作業(yè)的目標(biāo)。

2 實例分析

2.1 工程概況

以某公路工程為例，該工程公路全長約為11km，路基結(jié)構(gòu)寬度為22.7m，擁有四排雙向機動車道。早在2013 年，便已完成所有施工項目并成功通車，但因區(qū)域自然環(huán)境及車輛長期碾壓，部分路段出現(xiàn)了不同程度的公路病害，且經(jīng)過工程人員檢測之后，發(fā)現(xiàn)整條公路路基的承載力都已無法滿足公路正常支撐需求。相關(guān)部門人員在基于公路勘查報告進行研究分析后，最終采用強夯法對整體路段的路基實施加固處理。應(yīng)用起重機等吊裝設(shè)備，將強夯作業(yè)專用重錘提升至10～25m 高度后，瞬間釋放。在此期間，重錘會在重力作用下不斷加快下落速度，其瞬間夯實能量達到100～200t，夯實深度可達到3m 以上。在準確計算施工參數(shù)的前提下，如此重復(fù)地完成對整體路基結(jié)構(gòu)的夯實作業(yè)，最后進行驗收檢測，在最大限度上保障夯實效果，增強區(qū)域公路路段的承載力。詳細施工流程如圖1 所示[2]。

圖1 路基強夯加固施工流程圖

2.2 施工前期準備

為保障后續(xù)夯實加固施工作業(yè)效果，必須充分做好施工的前期準備，具體如下：第一，應(yīng)在正式施工開始前，對路基結(jié)構(gòu)的施工區(qū)域進行全面清理與整平，主要是將區(qū)域路段中殘留的樹根、雜物、淤泥及生活垃圾等徹底清除。在完成地表清潔工作后，可針對自然因素、人為因素和水造成的土質(zhì)軟化區(qū)域進行區(qū)域性翻曬處理。對凸起程度較大的公路路基區(qū)域，應(yīng)用工程專用機械設(shè)備進行整平操作；對凹陷程度較大的公路路基區(qū)域，采用涂料進行填平，保障路基結(jié)構(gòu)整體干凈整潔。第二，為確保大型施工設(shè)備順利布設(shè)，應(yīng)在正式施工開始前，將碎石材料鋪設(shè)于路基表面，使其形成基礎(chǔ)墊層，其主要作用是提升施工路基的承載力，避免自重過大的機械設(shè)備壓壞路基結(jié)構(gòu)。該案例工程將墊層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)厚度設(shè)定為15cm，并根據(jù)部分承載力較差的區(qū)域適當(dāng)調(diào)整鋪設(shè)材料，進而使其滿足大型夯實作業(yè)機械設(shè)備的基礎(chǔ)施工要求。第三，施工人員應(yīng)在正式施工開始前，對施工區(qū)域進行系統(tǒng)考察，全面掌握在施工附近區(qū)域的地下管線布設(shè)及建筑物的具體分布情況，從而避免在后續(xù)強夯施工中，損壞地下管線和周圍建筑物。為解決此類問題，該案例工程已將現(xiàn)場可能影響施工的建筑物全部遷移出強夯施工區(qū)20m 以外，同時將區(qū)域內(nèi)的地下管線裝置遷移出強夯施工區(qū)10m 外，并在部分無法臨時遷移的地下管線和建筑物周圍，采取一系列施工保護措施，進而保障后續(xù)工程施工安全、有序進行。

2.3 強夯設(shè)備選擇及參數(shù)確定

2.3.1 強夯設(shè)備選擇

該案例工程采用的強夯設(shè)備主要包括起重機、夯錘等，起重機為履帶式自動脫鉤式起重機。該設(shè)備在吊桿處設(shè)有專門的輔助門架，可有效避免起重機因強夯操作時，夯錘下落速度過快、強夯能量過大，引發(fā)傾覆、側(cè)翻等不良事故。此外，該案例工程主要選用重量范圍在15～25t 之間的夯錘，并將夯錘底部區(qū)域?qū)β坊Y(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的靜壓力設(shè)定為25.5kPa。最后在相應(yīng)的強夯設(shè)備布設(shè)完成后，安排多個專業(yè)技術(shù)人員，對強夯設(shè)備進行操作、管理與維護測試，進一步保障強夯設(shè)備的使用效率。

2.3.2 施工參數(shù)設(shè)定

關(guān)于施工參數(shù)設(shè)定方面，主要包括對夯擊能量、夯錘落距、夯點設(shè)置及夯擊次數(shù)等方面數(shù)據(jù)設(shè)置，具體如下：

（1）夯擊能量參數(shù)設(shè)定

在該工程路基加固處理施工過程中，夯擊能量參數(shù)的設(shè)定對于整體加固處理效果而言尤為重要。施工人員在經(jīng)過一系列分析研究后，最終決定采用公式進行參數(shù)計算：

式（1）中：H表示夯擊作業(yè)有效深度值，單位為m；K表示實際夯擊作業(yè)系數(shù)值，在系數(shù)布設(shè)方面主要基于工程路基土質(zhì)情況而定，該案例工程夯擊作業(yè)系數(shù)為0.6；G表示夯錘裝置的實際重量，單位為t；L表示夯錘裝置落距，單位為m。施工人員可通過公式，計算夯實作業(yè)的有效深度，最終合理設(shè)定夯擊能量。

（2）夯錘落距設(shè)定

施工人員經(jīng)過系統(tǒng)分析后最終決定，將該案例工程的夯錘裝置重量范圍設(shè)定在15～25t 之間，并將夯擊能量設(shè)定為1000kN/m。因此，為保障整體強夯作業(yè)的效果，應(yīng)將最小夯錘落距設(shè)定為4.5m，且需根據(jù)不同的路基結(jié)構(gòu)加固處理深度，調(diào)整夯錘落距參數(shù)。

（3）夯點位設(shè)置參數(shù)

該案例工程施工人員基于現(xiàn)場實際情況，在強夯施工作業(yè)過程中，將夯點位布設(shè)間距設(shè)定為4m。并采用跳躍式夯擊方式實施整體強夯作業(yè)，也就是在完成第一個夯點后，無須進行連續(xù)點位施工，而是直接實施第三個點施工作業(yè)，即以“1—3—5—2—4—6”的夯擊順序，實施強夯作業(yè)。

（4）夯擊次數(shù)設(shè)定

該案例工程施工人員將夯擊施工作業(yè)遍數(shù)設(shè)定為三遍。前兩遍夯擊次數(shù)必須超過第三遍，且第三遍夯擊作業(yè)時必須實施兩次滿夯操作。此外，前兩遍夯擊作業(yè)夯擊能量也要超過第三遍。在實施滿夯操作時，夯擊能量只能設(shè)定在前兩遍夯擊作業(yè)的20%～25%之間[3]。

2.4 測量定位及強夯施工

2.4.1 測量定位

在對施工場地進行整平處理且確定好各項施工參數(shù)以后，施工人員必須基于工程實際夯擊作業(yè)要求，實施現(xiàn)場放樣。

具體測量過程如下：

（1）應(yīng)將路基邊樁與中樁進行恢復(fù)處理；

（2）明確標(biāo)記夯擊作業(yè)的詳細點位，并以正中心區(qū)域夯點作為基準，圍繞夯錘裝置操作半徑劃線；

（3）在確定具體夯點位后，準確測量并記錄原始路基結(jié)構(gòu)的地面路段高程值，同時在路段適合區(qū)域內(nèi)，合理布設(shè)相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，待區(qū)段夯擊操作完成后，二次測定路基結(jié)構(gòu)的實際高程，進而計算路面的沉降高度。

2.4.2 強夯施工

該案例工程在強夯施工方面，主要包括以下幾點：

（1）強夯施工主要分為三個階段進行。在第一遍強夯施工階段，施工人員可操作履帶式自動掛鉤起重機，將強夯錘裝置吊至空中4.5m 以上距離時，精細脫鉤，使其成為一個自由落體，對區(qū)域路基實施夯實處理。第一遍強夯施工階段共包括4 次夯擊操作，直至路基結(jié)構(gòu)沉降值滿足工程項目要求后，方可進行第二遍強夯施工。

（2）在第一遍強夯施工階段操作完成后，必須在現(xiàn)場質(zhì)檢人員與監(jiān)理人員的共同監(jiān)督下，對夯擊作業(yè)時產(chǎn)生的基坑進行整平回填處理后，實施二次放樣操作。需要利用白石灰等材料，清晰標(biāo)記出第二階段強夯施工點位，并通過與第一階段相同的強夯施工方式，實施二遍強夯施工。第二遍強夯施工階段共包括3 次夯擊，直至路基結(jié)構(gòu)的沉降值滿足工程項目要求后，方可進行第三遍強夯施工。

（3）第三遍強夯施工。為滿夯操作，此階段無須放樣且只需實施2 次夯擊即可。在滿夯操作完成后，應(yīng)使用推土機設(shè)備將夯擊區(qū)域?qū)嵤┱教幚?，最后進行相應(yīng)的質(zhì)量檢測與驗收。若公路路基的承載力檢測結(jié)果符合工程設(shè)計要求，視為夯擊合格，若不滿足則必須及時找出原因，并實施二次強夯施工。

（4）因在整體強夯施工過程中，難免涉及大量數(shù)據(jù)參數(shù)信息，主要包括地面沉降、下落高度、落錘質(zhì)量等。為避免因數(shù)據(jù)參數(shù)問題而產(chǎn)生施工偏差，該案例工程安排了專門人員，在施工現(xiàn)場負責(zé)數(shù)據(jù)校核與記錄工作，全面記錄施工現(xiàn)場的施工數(shù)據(jù)，并對各種施工參數(shù)進行校核監(jiān)督，在保障施工參數(shù)準確的同時，為后續(xù)工程驗收提供完整的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.5 質(zhì)量檢測

該案例工程對區(qū)域段實施強夯施工后，安排專門人員隨機選擇了A、B 兩處路段，檢測深度為1.2m、0.8m 和0.5m，并對2 個點位進行系統(tǒng)化承載力檢測，最后結(jié)合施工前的信息數(shù)據(jù)進行了一系列對比分析，具體檢測結(jié)果見表1[4]。

表1 工程強夯施工前后路基結(jié)構(gòu)承載力檢測對比分析表

由上述檢測數(shù)據(jù)得知，該案例工程在強夯施工完成后，大幅度提升了整體區(qū)域路基結(jié)構(gòu)的承載能力，使每個區(qū)段公路路基的承載力均能符合公路正常交通指標(biāo)，同時強夯施工質(zhì)量，完全能夠滿足工程項目的設(shè)計要求。

3 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合案例工程公路的實際情況與建設(shè)改造要求，在對公路表面清潔處理后，綜合選擇路基加固設(shè)備，計算施工參數(shù)，進行強夯加固作業(yè)，最后做好一系列質(zhì)量檢查工作，從而最大程度地保障施工建設(shè)質(zhì)量，消除潛在的安全隱患，進而為后續(xù)使用者提供一個安全、良好的出行環(huán)境。