兰州新区东南片区某道路工程中强夯的应用

牟德清

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州 730050）

兰州新区东南片区某道路工程中强夯的应用

牟德清

（兰州市城市建设设计院，甘肃 兰州 730050）

在进行路基设计时，现状场地已经过初步整平，正处于自然沉降期；场地内多为黄土状粉土层及马兰黄土，具湿陷性；素填土层由于回填时间较短，填方高度较大，尚未完成自重固结，工程性能一般，不可直接作为路基持力层，需进行加固处理。结合上述地质特点及道路工期要求，提出采用强夯法对路基进行加固，以消除黄土湿陷性，提高路基的承载力。

场平区；路基加固处理；强夯

1 工程概况

兰州新区东南片区地貌属黄土丘陵地带，以黄土梁峁与梁峁间凹地为主，总规划用地面积约6.5 km2。按照新区用地规划，业主单位在进行土地开发整理时已经对场地进行了初步整平，场地正处于自然沉降期。受业主委托所承接的项目为该片区二期道路工程中的次干道和支路的工程设计。在进行路基设计时，根据该场地地勘报告所述：工程所经场地内多为黄土状粉土层及马兰黄土，具湿陷性；素填土层由于回填时间较短，填方高度较大，尚未完成自重固结，工程性能一般，不可直接作为路基持力层，需进行加固处理。本项目组结合上述地质特点并根据道路工期要求，提出采用强夯法对路基进行加固[1]，以消除黄土湿陷性并提高路基的承载力。

强夯前先做试验段以确定夯锤质量、落距、夯点布置、夯击次数及夯击遍数等参数，以及经济合理的施工工艺。

2 试夯的前期准备

根据工程具体情况，将试验段选定于片区内环二路第一段K0+660～K0+800 m，全长140 m，强夯试验段夯击能为点夯4 000 kN·m、满夯2 000 kN·m；环二路第二段K0+260～340 m，全长80 m，强夯试验段夯击能为点夯6 000 kN·m、满夯2 000 kN·m。这两段为全填方段，填料均取自一期土石方工程挖方区的黄土梁峁分布的黄土（④-1层马兰黄土），原地貌为普通农作物地区，填筑范围内设计无涵渠、通道等构筑物，具有填筑施工时连续、完整的优势。填筑高度为8～12 m。

试夯所需机械设备和检测仪器配备见表1、表2。

表1 机械设备

表2 检测仪器配备

3 施工准备

3.1 施工测量

根据现场设置的控制网，放出试验段范围开挖边线及第一遍夯点位置。

3.2 技术准备

熟悉施工图设计，理解试验段目的，技术交底层层落实。

3.3 人员、机械设备、物资准备

所有人员全部到位，特种作业持证上岗，机械设备已检修调试，满足要求，物资准备充足。强夯机为HZQH3000C型、YTQH350型，锤底直径均为2.5 m，锤重分别为20 t、30 t，单击夯击能量分别为4 000、6 000 kN·m（落距均按20.0 m）。

3.4 数据采集

委托检测单位进行全程监测，并对数据进行采集。

4 施工方法

试夯施工工艺流程为：路面下挖1 m→场地整平→表层洒水→第一遍点夯→夯坑整平→第二遍点夯→夯坑整平→第三遍点夯→夯坑整平→低能量满夯2遍→整平压实→素土回填至灰土垫层底标高。施工工艺流程图见图1。

图1 试夯施工工艺流程图

4.1 土方开挖

根据测量人员复测结果，放出开挖边线，根据设计要求按路面设计高程下1 m来确定场地挖填高度。根据交底资料，采用挖掘机配自卸汽车对施工现场进行开挖，开挖出土方运至指定地点倾卸。达到预定标高后，采用挖掘机、装载机（或推土机）配光轮压路机对场地进行整平后，布置出强夯点位，测量人员逐点测量高程后，即可进行强夯。

为保证开挖质量，现场施工人员应根据开挖进度及时通知测量人员对开挖后路段进行复测。达到预定标高后，利用挖掘机及推土机配光轮压路机对场地进行平整，以便下一工序施工。每次场地整平前，应对场地洒水闷湿后再碾压整平。

4.2 强夯

夯击能4 000 kN·m夯点布置见图2。

图2 夯能4 000 kN·m夯点布置图（单位：m）

根据设计要求，单点间距一般为1.5～2.5D（D为锤底直径），在确定的试验段区域内用白灰标出夯点位置。第一遍点夯和第二遍点夯按2D间距布设，第三遍点夯按1.707D均间距布设；满夯为挨点错位相切。

夯击能6 000kN·m夯点布置见图3。

图3 夯能6 000 kN·m夯点布置图（单位：m）

根据设计要求，单点间距一般为1.5～2.5D，在确定的试验段区域内用白灰标出夯点位置，第一遍点夯和第二遍点夯按2.4D间距布设，第三遍点夯按2.049D均间距布设；满夯为挨点错位相切。

满夯夯击能2 000 kN·m夯点布置见图4。

图4 满夯夯点布置图（单位：m）

满夯采用轻锤满夯两遍，每遍一击。

夯击步骤如下：

（1）洒水闷湿后，在场地上标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；（2）夯机就位，使夯锤对准夯点位置，测量锤顶高程；（3）将夯锤起吊到预定高度（即20 m），待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发生坑底倾斜而造成夯锤倾斜时，应及时将坑底填平；（4）每次夯击测量锤顶高程，计算沉降量，最后两击沉降量平均值不大于50 mm，即进行下一夯击点；（5）第一遍夯击完成后用推土机整平，标出第二遍夯击点位置，按第一遍方法进行第二遍夯击，重复前过程直至完成第三遍夯击；（6）第三遍夯击完成后用推土机整平，以低夯击能量2 000 kN·m满夯两遍，每遍锤击数为一击[2]。

由于本区域无地下水，试验段未考虑消散期。表层土过干时（尤其在满夯阶段），应洒水闷湿后再施工。雨期施工时，要防止雨水浸泡现场，夯坑内有积水应及时排出，表层土含水量过高应晾晒后再施工。

4.3 素土回填

填筑前首先放出线路中桩和填筑边线，每10 m钉出边线木桩；为保证路基边缘的压实度，边线应比设计线每边宽出50 cm。

填筑土料采用挖掘机挖装，自卸汽车运输。

摊铺前若基底土为干燥状态，则对基底进行洒水处理，基底土应为湿润状。因本工程填土料天然含水量均较低，在卸土及摊铺时可视天然含水量情况进行洒水湿润，但应控制在最佳含水量的（12.9±1）%范围内。按规定松铺厚度进行摊铺，填料的摊铺采用装载机，保证每一填层的平整度及层厚（即松铺厚度30 cm），摊平过程中不断用铁锹挖洞检查松铺厚度。原则上每一层填筑时均须形成2%～4%的人字形横坡，有困难时可在基床底层逐步形成。在相邻两区段上下两层填筑接头处须错开不小于2 m的距离。

摊铺整平后，若松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压，若含水量未达到最佳含水量的-2%，应进行表面洒水，洒水后根据天气情况一般经过0.5～1.0 h后再开始碾压。采用22 t凸轮和光轮振动压路机进行碾压。碾压时采取从两侧向中心的顺序，纵向进退式碾压，行与行轮迹重叠0.4～0.5 m，横向同层接头处重叠0.4～0.5 m，相邻两区段纵向重叠1.0～1.5 m，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。碾压方法为：首先光轮压路机静压一遍，然后用凸轮压路机强振碾压2～5遍，再用光轮压路机强振碾压一遍（可调整），最后再静压一遍消除轮迹。碾压行驶速度宜为3～4 km/h，最大速度不超过4 km/h[3]。

素土回填部分压实度需进行检测，应满足规范及设计要求。

4.4 夯后检测

素土回填压实度检测合格后即进行夯后检测，检测手段采用室内土工试验、标准灌入试验及载荷试验等，根据检测数据分析论证。

5 试验路段数据分析

5.1 夯点夯沉量

点夯夯沉量统计见表3。由表3可知：夯击能级为4 000 kN·m、夯点击数为7击时，第一遍、第二遍、第三遍点夯的最后两击平均夯沉量分别为41、43、43 mm；夯击能级为6 000 kN·m、夯点击数为8击时，第一遍、第二遍、第三遍点夯的最后两击平均夯沉量分别为44、43、37 mm。显然，两种夯击能级的最后两击平均夯沉量均满足设计要求（不大于50 mm）。

5.2 路基夯沉量

实际施工时的路基夯沉量统计见表4。

根据设计要求，强夯场地高程按路面设计线下挖1.0 m，强夯后产生的夯沉下陷深度用素土分层碾压至灰土垫层底标高即可。当道路结构层厚度为64 cm时，夯击能级为6 000 kN·m的平均夯沉量为87.6 cm，素土回填高度为100+87.6-64-60=63.6 cm；夯击能级为4 000 kN·m的平均夯沉量为37.6 cm，素土回填高度为100+37.6-64-60= 13.6 cm。当道路结构层厚度为50 cm时，夯击能级为6 000 kN·m的平均夯沉量为87.6 cm，素土回填高度为100+87.6-50-60=77.6 cm；夯击能级为4 000 kN·m的平均夯沉量为37.6 cm，素土回填高度为100+37.6-50-60=27.6 cm。

表3 点夯夯沉量统计表

表4 路基夯沉量统计表

5.3 压实系数

强夯试验段施工完成，经甘肃土木工程科学研究院检测，夯击能级4 000 kN·m时，钻孔取样10 m深度内的压实系数为81.5%，夯击能级6 000 kN·m时，钻孔取样10 m深度内的压实系数为86.0%，后者比前者提高5.5%；夯击能级4 000 kN·m时，钻孔取样5 m深度内的压实系数为81.9%，夯击能级6 000 kN·m时，钻孔取样5 m深度内的压实系数为91.4%，后者比前者提高9.5%。压实系数统计见表5。

表5 压实系数统计表

6 结语

（1）点夯单击夯能6 000 kN·m，夯击三遍，每遍夯击次数为8击，第一遍点夯和第二遍点夯按2.4D间距布设，第三遍点夯按2.049D均间距布设；满夯单击夯能2 000 kN·m，夯击两遍，每遍一击，满夯为挨点错位相切。为确保工期目标，点夯第二遍与第三遍之间的时间间隔为2周，点夯第一遍与第二遍之间不考虑时间间隔。

（2）填料摊铺、整平前，使填料含水量保持在最佳含水量的-1%～1%，素土回填松铺厚度按30 cm。碾压方法为：首先光轮压路机静压一遍，然后用凸轮压路机强振碾压2～5遍，再用光轮压路机强振碾压一遍（可调整），最后再静压一遍消除轮迹。

[1]CJJ 194—2013,城市道路路基设计规范[S].

[2]GB 50025—2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[3]GTJ F10—2006,公路路基施工技术规范[S].

U416.1+1

B

1009-7716（2017）09-0060-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.018

2017-06-13

牟德清(1981-)，男，甘肃临洮人，工程师，从事城市道路设计工作。