粉砂质黄土强夯施工质量控制

吴斌

摘要：文章结合山东巨单高速公路施工建设实际情况，结合强夯法原理和适用性，从施工设计、施工工艺选择、施工过程控制、施工注意事项等方面分析粉砂质黄土强夯施工质量控制策略，并以粉砂质黄土强夯施工成果验证强夯法在粉砂质黄土施工中的应用必要性，旨在能够进一步发挥出强夯法的社会意义，促进我国公路工程建设发展。

关键词：粉砂质黄土；强夯法；施工质量控制

强夯是黄土地区地基处理的常用方法，在具体操作中主要是在参照动力固结理论的基础上，借助动力荷载来将不断提升夯锤，在夯锤脱落之后会以自由落体的形式振动和冲击施工土层的表面，将土体中的空气充分排出，增强土层的密实度，减少土地压缩性，消除土地湿陷性，从而有效提升土地的承载力。在西部大开发和高速公路的快速发展下，强夯法在高速工程施工建设中得到了广泛应用，也取得了良好的成效。为此，文章以山东巨单高速公路工程发展建设实际情况为基本研究对象，具体探究粉砂质黄土强夯施工质量控制策略。

一、强夯法概述

强夯法也被人们称作是动力固结法或者动力压密法，最早是由法国学者提出的，被人们广泛的应用在地基加固领域。在具体应用操作中，强夯法主要是指将一定重量的重锤以自由落体的形式下落，给予地基强大的冲击，从而使土地孔隙得到压缩，让土体颗粒能够重新排列，达到提高土强度和密实度的目的，有效改善土质振动液化条件。

二、工程概述

山东巨单高速公路总体长度是116.2km，其中有大约20km属于粉砂质黄土，地区地貌为典型的黄河冲积平原地貌，地下水位高。为了能够减少桥头高填土路段地基沉降问题的发生，施工人员结合实际情况决定对液化土层在地表以下5m以内时采用2000kN•m单击夯击能，超过5m的采用3000kN•m单击夯击能，具体的强夯处理工作集中在排水、挖淤、回填土方等方面。强夯法在粉砂质黄土中的应用具有高效、成本低、操作灵活的特点，对提升地基稳定性起到了十分重要的作用。

三、强夯施工设计

（一）强夯施工位置点和强夯间距的确定

强夯夯实位置点根据工程地基平面形状具体分为正方形、三角形等，对于不同能级的强夯需要应用不同的夯距。从实际操作情况来看，强夯的处理范围为横向处理至路基坡脚外侧1.5m，桥台台后处理长度当H>7m时，为40m，当H≤7m时，为30m。按照修正之后的梅纳公式计算夯点之间的间距，具体公式如（1）所示。

H=k√Mxh/g（1）（H是有效加固深度（m）；k是修正系数；M是锤重（KN）；h是落距（m）；g是重力加速度）

根据工程项目试验段区域采用2000KN•m夯击能，夯点间距约为5-6m，侧向位移距离夯中心的距离增大逐渐变小，在距离夯心超过5m的时候，不会出现明显的位移。结合试验结果可以确定在最佳夯击条件下的夯点间距是5m—6m，在这个时候操作能够达到土的竖向压缩和横向挤压最佳效果，由此判断，黄土地区强夯夯点间距和有效加固深度总体一致。

（二）夯击次数的确定

图1：夯击次数夯沉量的关系曲线

夯击次数确定要遵照夯坑周围隆起量最小、夯坑压缩量最大的原则进行。现场选取不小于400平方米的试验区开展强夯操作，得到夯击次数夯沉量的关系曲线如图一所示。夯击次数要满足最后两次夯击的平均夯沉量要符合一定规定：（1）在单击夯能级比4000KN•m小的时候夯沉量不超过50mm。（2）最后两击的夯沉量之和小于15cm，且两击的夯沉量之差小于5cm，后一击的夯沉量小于前一击夯沉量，夯坑周围地面不发生过大隆起。

四、确定强夯施工参数

（一）施工场地的准备

在施工之前，施工场地要确保平整。填料一般选择粒径不超过80cm的弱风化块碎石或者强风化块碎石，石料的含沙量不能超过15%，填料厚度适合在1.3m—1.7m之间。

（二）机械设备的确定

强夯操作一般应用25t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机机械设备，在应用这项起重机机械设备的时候需要在臂杆的端部设置辅助门架，采取相应的安全防护措施，从而有效防止落锤时机架倾覆问题的发生。在施工建设中选择应用100t履带式吊车和自动脱钩装置。

（三）夯锤落距的确定

夯锤落距的确定公式如（2）所示，主夯单机夯击能设计为2000KN•m，满夯单击夯基能是800KN•m。

H=E/M（2）（E是单击夯击能；M是锤重；H是夯锤落距）

五、强夯施工工艺的优化

（一）施工流程

强夯施工工艺的施工流程如下所示：平整场地——夯点放样——起重机就位——夯锤对准夯点位置——将夯锤起吊到预定的高度——拉开脱钩装置锁卡夯锤，实现自由下落——夯锤顶抄平——对强夯施工工作量进行记录。

（二）施工工序

首先，平整场地。为了能够确保强夯的施工质量，为夯机稳定运行提供重要支持，在强夯施工之前，需要施工人员在试验场地应用T220推土机进行清理整平处理，并安排专门的测量人员进行施工测量，使得施工基础面的高程达到施工设计要求。其次，测量放线。结合施工要求确定各个夯区点的位置，由测量人员根据每个区不同的夯点间距和位置标记处等待夯实的点。再次，对布置好的待夯点进行夯击处理。根据标示出的各个区待夯点明确施工工序和调车移位路线，准备好吊车，校正夯锤的落距。在规定的时间范围内，按照上文描述的操作步骤来逐步完成夯击操作，之后应用推土机进行平夯处理，开展低能级满夯处理，将场地表面上的土层进行夯实锤，测量夯实之后的地表高程，一直到工程表面的平整。最后，强夯施工要明确各项施工技术参数，在具体施工建设中一般采取单夯夯击能、夯击次数、最后三击的平均沉降量来作为整个工程施工控制数值。对于渗透性较差的精细颗粒，在具体施工操作中需要适当的增加夯击次数，从而有效提升夯击法的应用成效。

结束语

综上所述，在山东巨单高速公路地表土层中存在一部分粉砂质黄土，同时，在高速公路施工建设中不可避免的会遇到高填方工程。结合高速公路施工建设特点，在工程建设中应用强夯法开展施工，能够在一定程度上减少施工之后的沉降现象，提升工程建设成效。

参考文献：

[1]王涛.穿黄项目软地基处理强夯施工技术研究与应用[J].陕西水利，2011（4）：85-87.

[2]王敏，曹平.强夯压实黄土的工程力学性质试验研究[J].水利与建筑工程学报，2008，6（3）：29-31.

[3]李治平.黄土在强夯振动下的工程力学性质的试验研究[J].矿产勘查，2004，7（1）：78-80.

[4]李跃锋，崔帅帅.湿陷性黄土路基强夯法施工工艺探讨[J].科学与财富，2017（12）.