平定高速公路路基强夯施工工艺

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1、公 路 路 基 强 夯 施 工 工 艺熊亚力 摘要：本文结合平定高速公路K128+700K136+298.442段高填路基基底强夯施工的工程实践，对强夯施工的方法、工艺过程、检测方法及施工效果进行了介绍，供类似工程施工参考。关键词： 公路 路基 强夯施工工艺1 前言 强夯法又称动力固结法，是用重型机械将840t夯锤起吊到625米高后，自由落下给地基以强大的冲击能量的夯击，500KNm以上的夯击能使土中出现冲击波和冲击应力，迫使土体孔隙压缩，在夯击点周围产生列隙，土体气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力。强夯施工是一种较新型、最经济的深层地基处理方法之一，具有施工灵活

2、简便、节省劳力、节约材料、设备简单、处理效果可靠的特点。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基，能提高地基的承载力。2 强夯加固机理 夯锤在一定高度下落后，在极短时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能，使得土体发生一系列物理变化，如土体结构的破坏或液化、排水固结压密及触变恢复等。其作用结果使一定范围内地基强度提高，孔隙挤密并消除湿陷性从而加固地基。3 工程概况平定高速公路LD6合同段起点桩号为K128+700终点桩号K136+298.442。全段部分路段路基属于高填高挖路段。根据设计要求，为保证高路堤的压实度，防止和减少高填路堤固结压缩沉降，对高填高

3、挖路段进行特殊处理。其中对沿线不良地质段路基基底进行强夯处理，通过强夯来加固路基，确保路基有足够的稳定性。4 强夯设计参数 要求加固深度（m）夯击遍数（遍）夯点布置形式夯点间距（m）单点夯击能（KNm）夯击次数（次）最佳夯击能（KNm）满佳夯击能（KNm）满夯夯击次数（次）51正方形或菱形51500101500010003注：强夯参数必须在施工时通过试夯调整确定5 强夯施工工艺5.1 施工准备及施工设备5.1.1根据路基强夯设计技术参数确定夯机技术参数（1）单点夯击能确定单点夯击能等于锤重乘以落距。结合本地机械起吊能力和强夯机械设备情况，我们选取强夯机夯锤重量为100KN，设计要求单点夯击能为

4、1500KNm，计算确定夯锤落距不得小于15m。夯机具体规格型号参数如下： 夯机型号：W1001 生产厂家：抚顺挖掘机夯锤重100KN 夯锤材料:钢板外壳内填混凝土夯锤底面形式：圆形夯锤直径2.45m 夯锤底面积：4.71m2。起落高度：15m22m（如图1）图1 W1001强夯机强夯（2）有效加固深度确定：对于强夯加固深度，我国一直沿用Menard提出的强夯加固影响深度公式，即：D=WH/10式中：D加固影响深度（m） W锤重（KN） H落距（m）小于1的修正系数，其值一般在0.250.85之间。实践中需要根据所处理地基土的性质及所处理的地基土各层具体情况确定。但Menard的公式对影响深度

5、没有严格的定义，公式中也没有全面考虑其他因素，如各土层的厚度和埋藏顺序、地下水位及其他强夯设计参数，因此实际中不好掌握，计算结果与实际差别较大。因此，我们选用湿陷性黄土加固深度经验计算公式：H=S+2D（S为夯坑深度，D为锤的直径）计算加固深度。（3）最佳夯击能强夯时，空气被排出，土体压缩，空隙水压上升，由于孔隙水消散需要时间，故强夯时引起的孔隙水压可叠加。理论上最佳夯击能是有效影响深度底层孔隙水叠加至上覆土压力时的累积夯击能，应根据现场试孔压确定，但因现场缺乏测量孔压的设备，本工程采用以下方法确定最佳夯击能：记录试夯时坑内土体竖向压缩量和夯击次数，当每击量出现由大小大的拐点时，此时的最大夯击

6、量最佳夯击能。5.1.3清理平整施工场地。要求场地清理彻底，清理场地后无杂草、树根及种植土，用推土机对场地进行平整后再用压路机进行初压。5.2 强夯施工工艺流程（详见图1）图1 强夯施工工艺流程图5.2.2测量放线、定位5.2.2.1测量定位：用全站仪准确定出强夯路段各里程点中桩及其边桩位置，根据线路中、边桩，用钢尺定出第一、二点夯点位置，并用白灰标记出各个夯击点中心位置。将2点位置用木桩引出施工区域，以备在1点夯击完成后及时恢复。同时用水准仪测量平整后中、边桩地面高程，详细记录，为施工控制做好准备。5.2.2.2布点：根据设计图纸要求，夯点布置形式采用正方形或菱形（填挖交界线与路基中心线基本

7、垂直时，采用正方形；填挖交界线与路基中心线基本斜交角度大于20时，采用菱形布置）（详见图2）。布点完成后确定第一遍夯击点位置并用水准仪测量各个夯击点中心点高程，详细记录。 图2 夯点位置布置图5.2.2.3试夯点位选择：在所布置的夯击点上选择10点位作为试夯点。试夯时采用不同高度的夯锤落距及不同的夯击次数进行夯击试验，确定强夯最佳的夯击高度和夯击次数。5.2.3夯机就位：根据确定的试夯点将强夯机就位。5.2.4试夯： 我们根据现场情况，将强夯试验段设置在路基左侧，里程为LK129+300LK129+380，长度80米，平均宽度42.5米.试夯点选择测量放样，将所有夯击点用白灰标出并测量各夯点标

8、高。根据现场实际情况，选择305-8、305-6、305-4、305-2、300-1、300-3、300-5、300-7、310-7、310-5十个点作为试夯点。（详见图3）图3 试夯点不止示意图试夯点施工强夯机夯锤重量选用100KN，落距15m16m，夯锤直径为2.45 m，夯锤底面积为4.714m2。（1）夯点305-8施工夯锤落距选为15m时，计算单点夯击能为100 KN15 m =1500KNm，满足设计图纸要求。夯击次数达到12次后，根据测量数据计算最后两锤平均下沉量，=（0.925-0.891）/2=0.0175.0 m，满足设计图纸加固深度不小于5.0 m要求。 （2）夯点300

9、-7施工夯锤落距选为15.5m时，计算单点夯击能为100 KN15.5 m =1550KNm，满足设计图纸要求。夯击次数达到10次后，根据测量数据计算最后两锤平均下沉量，=（1.132-1.095）/2=0.01855.0 m，满足设计图纸加固深度不小于5.0 m要求。 （3）夯点300-3施工夯锤落距选为16m时，计算单点夯击能为100 KN16 m =1600KNm，满足设计图纸要求。夯击次数达到9次后，根据测量数据计算最后两锤平均下沉量，=（1.29-1.253）/2=0.01855.0 m，满足设计图纸加固深度不小于5.0 m要求。 （4）其余试夯点施工305-6夯击11次时=（1.2

10、01-1.174）/2=0.01355.0 m 满足设计要求。305-4夯击11次时=（1.251-1.219）/2=0.0165.0 m 满足设计要求。305-2夯击13次时=（1.12-1.084）/2=0.0185.0 m 满足设计要求。300-1夯击12次时=（0.724-0.695）/2=0.01455.0 m 满足设计要求。300-5夯击11次时=（0.954-0.922）/2=0.0165.0 m 满足设计要求。310-7夯击11次时=（0.872-0.845）/2=0.01355.0 m 满足设计要求。310-5夯击11次时=（0.786-0.751）/2=0.01755.0

11、m 满足设计要求。4.2.5施工工艺参数确定通过试夯点施工，根据现场测量数据，比较各点施工参数,确定本工程强夯施工参数如下：（1）布点方法：菱形布点；（2）夯锤高度:15.5m；（3）夯击次数: 10次；（4）夯击遍数: 点夯1遍 ，满夯3次；（5）单击夯击能: 根据试夯结果选1550KNm。4.2.6 强夯施工技术参数确定后开始第一点夯击点全面施工，对每一点夯击做好详细的数据记录和检测数据。4.2.7 在1点夯击施工完成后，推土机将夯坑整推平整，准确放出2点夯击位置。4.2.8 2点施工：在1点夯击结束，根据引出施工区域的2点护桩，用钢尺恢复2点夯击点位，重复1点施工程序进行2点施工。4.2

12、.9 满夯： 在2点夯击结束，用推土机推平场地，重新布置夯击点位，夯点以梅花状排布，采用1000KNm低能量进行满夯，要求每夯点夯击三次，夯迹间以1/4D搭接（详见图4），夯击完成后测量场地高程并记录。图4 满夯夯痕压叠图根据满夯前断面测量数据及满夯后断面测量数据的差值平均数计算出满夯后施工区域平均下沉量为：2.30cm 5 强夯施工检测5.1检测方法及频率 检测方法采用土工试验、回弹模量（承载板法）、压实度（灌砂法）进行了检测检验频率按JTJ071-98公路工程质量检验评定标准及JGJ79-91建筑地基处理技术规范进行，检验深度为设计加固深度5.0m。5.2采用承载板法检测土基回弹模量，检测

13、位置为LK129+310（中），经检测该点回弹模量为115.2MPa。5.3采用灌砂法检测路基压实度，检测位置及结果：(1)LK129+310（中），距承载板1.5米的路基顶面，压实度为92.3%；(2)LK129+310左50米，LK129+340左35米，LK129+370左40米，测试位置距路基顶面以下1.0米，三点检测平均压实度为94.1%；(3)LK129+310左50米，LK129+340左35米，LK129+370左40米，测试位置距路基顶面以下2.0米，三点检测平均压实度为94.0%。5.4 强夯完成后物理力学性质检测结果:编号取土深度（m）干密度（g/cm3）含水量(w%)孔

14、隙比（Cn）液限（）塑限（）塑性指数(Ip)液限指数(IL)湿陷性系数(s)承载力(KPa)LK129+310-121.6011.30.61633.919.014.90.110.002290LK129+310-231.5812.10.63734.218.915.30.100.002285LK129+310-351.5810.40.63934.519.115.40.090.003280试验结果显示，施工达到了良好的效果。7 施工注意事项 7.2 强夯施工前，应查明场地内范围的各种地下管线的位置或高压线的位置等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏或发生安全事故。7.1 强夯施工采用带自动脱

15、钩装置的履带式起重机，在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。7.3 强夯施工产生的震动较大，对周围建筑物和居民将造成一定的影响，对距离强夯施工现场小于40m的建筑物要挖11.5m的减震沟。7.4 夯锤上应设置通气孔，如遇堵塞时，应立即开通；夯时因有土块、石子飞出，现场人员必须带安全帽，超重臂下严禁站人。7.5 施工中的噪音扰民最好采取白天施工，错开午休和晚上时间等措施，最大限度减少扰民。7.6 强夯机械笨重，自行能力差，转场需用大型机拖车方能转场，因此应尽量减少强夯施工中的转场频率，以提高强夯机械的利用率。8 结束语通过强夯，路基承载力得到了很大提高，路基总体稳定性得到了保证，取得了良好的施工效果，强夯施工快捷，处理深度深，无需投入建筑材料，同时施工设备也简单，可节省投资，除可用于黄土外，还可用于高速公路构造物的基底处理，提高基底承载力，用于山区非均匀性土、石混合填料路基处理，防止沉降，同样效果良好。