赵博

（中交路桥建设有限公司，北京 100000）

1 工程概况

首都环线承德到平谷高速公路主线全长59.325km，TJ6 标起讫桩号 K51+700～K60+400.02，总长 8.7km，路基挖方、填方工程量分别为186 万m3、54 万m3。现场含丰富的杂填土，级配不均，施工期间以何种方式有效控制填料的含水量为重点内容，易由于控制不到位而导致路基出现工后沉降现象。考虑到提升土层压缩模量和承载力的要求，加强填筑施工质量控制，针对填方段的填土高度在4m 以上的情况，以强夯补强的方法加以处理。

2 强夯法的作用机理

强夯施工中，将重锤提升至设计高度，解除约束使其自由下落，产生的动能转化为波能，向深层扩散，由于能量的作用，促进土体的固结。在强夯环节，横波使土体表层松动，纵波有利于加密土体。按照加固机理的不同，强夯法包含动力夯实、动力固结、动力置换三类，但基本思路均是破坏土体的天然状态，在外部作用下改善土体的分布状态，使其具有密实性。强夯产生的冲击波和动应力在土体中传播，有利于推动颗粒的运动，使原本松散的颗粒具有密实性，颗粒孔隙间的气体被高效排出，孔隙体积减小，路基土的密实度自然有所提高[1]。

3 强夯补强施工技术

强夯施工配套的机械设备较为简单，施工工艺流程清晰明了，能够富有秩序性地完成强夯作业，将其用于公路路基夯实处理后，路基的密实度大幅提高，并且此优势在软土路基中体现得更为明显。得益于强夯法操作便捷、质量可靠等多项优势，现阶段其在公路路基处理中取得广泛的应用。

3.1 施工机具的配套

在本路基强夯补强施工中，主要应用到的施工机具有以下4 种。

（1）夯机和夯锤。20tW1001 型夯机，在夯锤中间设3 个贯通的φ25cm 排气孔，以便夯实作业的顺利进行（若未设置排气孔，锤底和土体间有真空，吸附力明显偏强，产生的空气阻力对锤体的正常下落造成影响，难以取得良好的夯实效果）。

（2）起重设备。50t 履带式起重机，此类设备的重心低，有较强的稳定性，同时设备配套摩擦离合器。

（3）脱钩装置。在配套自动脱钩装置后，可实现夯锤的顺畅起落。硬件配置中，将拉绳的两头分别固定在销柄处、悬臂杆底部横轴处，施工中，根据施工要求提升夯锤，待其达到设计高度后即可升钩拉绳，带动销柄拉起，夯锤脱钩下落。

（4）锚系设备。夯锤脱钩后，易影响到起重臂的稳定状态，例如有一定程度的向后倾斜，针对此问题，将T1-150 型推土机作为地锚装置进行使用，同时用钢丝绳对推土机和起重机械臂杆做连接处理，起到增强稳定性的作用。

3.2 强夯参数

强夯是提高填土路基密实度的关键途径，采取逐点和满夯的综合方案。首先按照不小于2500kN·m 的夯击能点夯，单点夯击次数6～8 击；而后以不小于1000kN·m 的夯击能满夯，单点2 击。为保证待夯击区域在经过夯击处理后有足够的平整性，要求满夯后锤印搭接上一锤1/4。

3.3 强夯准备

全面清理现场，将影响强夯的杂物清理干净；根据夯击方案，确定第一遍夯点的位置并准确标出，测量现场高程并将数据完整记录；安排起重机进场，调整姿态，直至夯锤对准夯点为止。同时需对相应的参数进行明确，此项内容是施工的基础内容。

3.4 强夯施工方法

（1）夯锤重根据设计夯击能做有效的控制，在夯锤底部设上下贯通的排气孔，作为夯击时坑底空气的排出渠道，减小空气阻力，以便夯锤的有效下落。夯锤直径 1.8～2m，排气孔直径取 25～30cm。

（2）在确定强夯作业范围后，用灰线撒出；明确各夯点的具体位置，做好标记。取路基两侧边坡坡脚外3m 的区域，将其作为强夯处理的宽度控制范围。按三角形布置夯点，横、纵向间距分别为4m 和7m。

（3）地表经过平整处理后，分段取样，分别针对各样品做标准重型击实、土的液塑限分析、颗粒分析、天然含水量试验，准确把握样品所在范围的地质特点[2]。

（4）根据强夯方案，安排起重机就位，对夯锤的姿态做灵活的调整，直至其对准夯点为止。

（5）按预定高度提升夯锤，脱钩后使其自由下落，检测锤顶高程，判断锤顶是否有倾斜现象，若有则对坑底做整平处理。按照相同的方法有序夯击多次，完成一个点的夯实作业。在单点的夯击过程中，最后两击沉降量不超过3cm，否则不满足停夯的条件。

（6）经过第一遍夯击后，先静置7d，而后安排夯坑整平作业，再检测高程，明确夯击后的具体情况。

（7）再次测量放线，按照前述提及的方法（步骤4至步骤5）完成第二遍夯击，依然用推土机整平、测量标高。

（8）在第二遍夯击质量达到要求的前提下，按照1000kN·m 的夯击能量安排第三遍夯击，每个点夯击2次，夯后测量场地标高。

3.5 强夯补强的现场监控

（1）夯击前，先检查夯锤，判断锤重、锤尺寸等方面是否有误，检验落距，判断是否合理。此外，在夯击期间也需及时检查夯击装置。

（2）强夯期间，加强现场状况的观察和信息记录，包含夯锤重量、落距、夯击面积等，配套水准仪，用该仪器测量每锤的夯击沉降量，要求采集的信息真实客观，要求记录的信息足够详尽。

（3）每遍夯击前，先复核夯点放线，若有误则不可夯击；夯击后，对夯坑位置做详细的检查，及时发现偏差、漏夯等异常状况，做有效的处理。

（4）路基边坡的稳定性监测也是工程施工中的重点内容，以便根据实际状况动态施工。观测位移桩的布设间距为50m，通常每10d 观测一次，遇降雨天气时，雨水的冲刷作用易破坏路基边坡的稳定性，因此在雨后的5 天内每日观测一次。观测仪器采用的是全站仪，观测对象以水平位移、高程为主，观测人员按照频率要求定期观测，完整记录观测数据。

4 强夯补强的注意事项

（1）强夯前对各类夯击装置做详细的检查，包含起重机、脱钩器、滑轮组等，并安排试吊、试夯，检验夯击方案的可行性，有不足则调整，以便正式夯击的正常进行。有效铺平施工场地，根据现场水文特征，在场地周边采取排水措施，减小水对强夯施工的影响。强夯时存在强烈的重力冲击作用，其会促进土层状态的改变，随着挤压的进行而将原本赋存在土体中的水分挤出，因此加强排水极具必要性。此外，还需准确测定强夯的作业点位，予以清晰的标记，以便在合适的位置组织强夯作业，保证夯击的有效性，防止夯锤歪斜或是出现强夯点偏移的异常状况。若由于操作不当或是其他原因而导致强夯锤偏移，随即暂停强夯作业，检测夯锤的位置，判断其与设计要求的偏差，对夯锤做灵活的调整，同时需填平坑底。

（2）在进行放线定位时，需再次核实，对强夯坑位置也需重新检验，如在此时发现存在偏差，需立即对其进行相应的合理调整，除此之外，需结合设计标准来对强夯次数及强夯量进行调整，并同时对强夯施工时的施工数据信息进行有效真实的搜集记录，为后续施工提供数据支持。

（3）匀速起吊夯锤，禁止急升猛降，以免夯锤脱落。夯锤被吊起后，由专员加强现场安全防控，要求臂杆和夯锤下及周边15m 的区域内无人员逗留。

（4）现场技术人员及时采集有关于夯击作业的各项参数，做详细的记录。满夯后，项目办和总监办安排工作人员进驻现场，对夯击效果进行全面的检查。

（5）强夯前整平现场，安排夯机就位，使夯击保持平稳，并调整夯锤的姿态；清理现场的障碍物，清理范围视单击夯击能而定，该值在800～2000kN·m 区间时，夯点与障碍物的水平距离需在20m 以上，单击夯击能增加时，适当加大安全距离。针对部分区域需在高压线下作业的情况，出于安全考虑，施工单位提前与当地电力部门取得联系，采取安全防护措施。

（6）夯击期间加强观察，以在构造物顶面强夯为例，需判断强夯是否会破坏构造物的稳定性，若确实存在影响，则及时分析影响机制，采取针对性的处理措施。部分区域设置土工格栅，强夯前先将土工格栅铺设到位。

（7）满夯后，由测量队测绘强夯作业范围，绘制成图，在图中详细标记有关于强夯的关键信息，包含边线、轮廓线、高程等，以图形的方式直观呈现强夯情况[3-5]。

（8）强夯时有歪锤现象时，及时用填料对坑底填补，使其保持平整，否则不具备强夯的条件。夯锤的通气孔堵塞时，及时疏通。夯击现场的表层土偏干燥时，适当提高含水量，以便有效夯击。

5 夯击质量标准及效果检验

5.1 夯击质量标准

强夯准备阶段做详细的检查，例如夯锤的质量、落距的合理性、现场的平整性和稳定性、排水设施的配套完整性，在各项条件均满足要求后，方可正式进入强夯环节。夯击期间，加强对夯锤落距、夯击遍数等关键参数的检测与记录，根据此类数据判断强夯效果，若数据偏离设计要求，及时做出调整。

5.2 夯击效果检验

强夯后，以实际夯击效果为准，判断施工方案的可行性。在夯击效果的检验中，涉及弯沉值试验、触探测试、承载力检验等，以多种途径共同判断夯击效果。其中，夯沉量、压实度属于关键指标，两者具有代表性，可在很大程度上反映强夯效果。

5.2.1 夯沉量试验

夯沉量试验环节，共选取10 个具有代表性的夯击点，经观测，获取沉降量数据并记录。在记录各夯点的沉降数据后，以夯击次数为横轴、夯沉量为纵轴，绘制可反映夯击全程夯沉量变化特点的曲线，具体如图1所示。分析发现，随着夯击次数的增加，夯沉量具有先增加、后减小的阶段性变化特征；夯击次数达到6 次后，夯沉量有明显的变化，该值下降至5cm 以内。

图1 沉降曲线

5.2.2 压实度检验

压实度检验共选取10 个测点，采用φ15cm 灌砂筒，检测填石路基在经过强夯处理后的压实度。为直观判断强夯效果，列出各测点在强夯前后的压实度数据，具体如表1 所示。

表1 强夯补强前后压实度对比

通过对强夯前后压实度数据的对比分析后发现，各测点的压实度均有不同程度的提升，最小达到4.33%，最大达到6.06%，平均增加5.16%。此外，相比于98%的压实度要求，各测点在强夯补强后的压实度均超过该值，表明强夯施工效果良好，采取的强夯补强施工技术具有可行性。

6 结语

综上所述，文章以工程实例为依托，重点围绕强夯补强施工技术展开分析，阐述作业流程、作业方法、作业参数等，并考虑强夯补强后的夯沉量和压实度，判断强夯补强施工技术的应用效果。结果表明，填土厚度超4m 的填方段在得到强夯处理后，具有突出的加固效果。在后续的施工以及日常使用中，公路填石路基段稳定可靠，未见下沉及其他形式的病害，表明该工程采取的强夯补强施工技术具有可行性，可供同仁参考。