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摘 要：该文介绍了高等级公路结构物自重湿陷性黄土地基强夯处理施工方法，为相似工程提供了参考。
关键词：湿陷性黄土 强夯 高等级公路
中图分类号：U412.363 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0119-02
公路地基土层如果具有强湿陷性或较高的压缩性，且容许承载力低于路堤自重压力时，设计应考虑地基自重和活载作用下所产生的压缩下沉。除采取防止地表水下渗的措施外，可考虑采用重锤夯实，
1 重锤强夯法设计
1.1 确定有效加固深度
施工前，应按照设计文件要求，确定所在路段自重湿陷性黄土地基有效加固深度（本例为5～6 m）。
1.2 确定单击夯击能
本段强夯能级：点夯2250 kN.m，满夯1200 kN.m。
1.3 确定锤重和落距
点夯夯锤：锤重15T，圆柱体形锤，有气孔，底面积A=4.0 m2
满夯夯锤：锤重12T，圆台形锤，有气孔，底面积A=4.5 m2
点夯夯锤落距：15 m，满夯夯锤落距：10 m。
1.4 确定夯点夯击次数
每一点的夯击次数确定原则是：使土体竖向压缩最大，侧向位移最小。夯击频率每分钟夯击1至2次。第一遍夯点每点10击，第二遍夯点为5～8击；满夯每点为2～3击。在施工过程中，必须满足以下条件：
（1）点夯最后两击的平均沉降量要控制在5 cm以下；满夯最后两击的平均沉降量控制在2 cm以下。
（2）夯击后，夯坑周围地面不能发生比较大的隆起，宜控制在10 cm以内。
（3）应避免因夯坑过深而导致起锤困难情况出现。
1.5 夯击遍数、夯点布置及间距要求
夯击遍数应根据地基的性质确定，如果土质颗粒越细，土体压缩层越厚，同时含水量较高，需要的夯击遍数就越多。由于路基全线土质为细粒土，故强夯须分3遍进行。第1、2遍为点夯，夯点布置形状为成正方形。根据压缩层厚度和土质条件确定夯点间距，为6.0 m。第一遍夯击点的间距要大，这样可使深层土得以加固，并且能使夯击能量传递到深处。第二遍夯点布置应在第一遍夯点的中间。第三遍为满夯，用较低的夯击能进行夯击，夯击时彼此重迭搭接，一般搭接宽度四分之一锤径，以确保地表土的均匀性和较高的密实度。
2 施工方案
2.1 施工机具
（1）夯锤：夯锤选择时应考虑锤底静压力的要求，设计要求锤底静压力范围在25～40 KPa之间。点夯夯锤采用圆柱形铸铁夯锤；满夯夯锤采用圆台形铸铁夯锤。锤中部设置7个直径为10～20 cm的排气孔，以利于夯击时空气的排出和减小起锤时的吸附力。
（2）起重机：选用波兰产的500 kN的履带式起重机。
2.2 工艺流程
（1）平整场地，清除路基设计处理范围场地内的杂草等，用挖掘机和装载机把拟强夯的段落上多余的土方清理，自卸车将土拉运至指定的弃土场。清理完毕后，用推土机将场地推平，50T振动压路机碾压，使场地表面不留虚土、浮土。并测量夯前地面高程。调查场地情况，如果有易遭受雨水及积水浸泡路段，要做好临时排水工作，如开挖临时排水沟等。
（2） 测量放样。按夯点设计图进行测量放线。在整平出的场地上，用全站仪放出路基的中线，水准仪测出地面高程，根据填土高度放出坡脚线。定出第一遍强夯各夯击点的位置，用小木桩或白灰标示，偏差值控制在5 cm以内。在坑外应设控制桩加以保护，以保证每遍夯点位置准确。
（3） 机具设备进入工地。夯锤对准夯点位置，开始试吊重锤，之前应检查脱钩器开启情况，同时测定起重锤高度，并测量夯前锤顶高程。
（4）将夯锤起吊到设计高度，待夯锤脱钩下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，落锤应保持平衡，若发现坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，要将坑底整平，每击均需测量夯沉量，并填写强夯施工记录。
（5）第一遍强夯完成后，将地面用推土机推平，第二遍强夯应在一周后进行，完成后推平。
（6）施工过程中，单击夯击能、击数、收锤标准要严格按设计要求进行。对于夯坑过深、起锤困难、达不到设计要求的夯点，满夯前必须进行补夯。
（7）满夯应在第二遍点夯完成一周后进行，锤痕应互相搭接。
（8）按设计要求完成强夯后，将场地推平，并测量夯后地面高程。强夯后若地基总的平均沉降量小于60 cm，应查找分析原因，并采取措施。
（9）强夯完成后，对地基加固效果进行检测。取得各种数据，与夯前原位测试相比较，以检验强夯效果。
2.3 强夯施夯顺序
强夯一般先行施工外围点，第一、二遍为点夯，夯点布置如图所示。首先施工“①”号点，全部施工完成后接着施工“②”号点。为减少起重机移动次数，每遍强夯时起重机易放置在相邻四个夯点中间，对每个夯点依次施夯。第三遍为满夯。
2.4 强夯施工监测与质量控制
强夯施工过程的监测至为重要，必须有专人负责，并对各项参数及施工情况作好详细记录。及时正确地收集施工步骤中需进行收集的数据。统计分析出强夯施工需要的各种参数：各遍中夯击能、各遍中夯击次数、夯点布置、间歇时间。
（1）开夯前应检查夯锤重量和落距以及夯锤吊环是否准确处于重心位置。
（2）在每遍夯击前，应对夯点放线复核，夯完后检查夯坑位置，如发现偏差或漏夯应及时纠正。
（3）按设计要求检查每个夯点的夯击次数，每夯的夯沉量，周围的沉降、隆起和挤出的情况等。
（4）土基含水量的控制：土基在适宜的湿度范围内（最佳含水量附近），强夯加密效果最显著。土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%。 （5）强夯施工质量检验方法：分强夯过程中的检验及夯后检验。强夯过程中的检验指标为施工控制夯沉量，夯后检验指标为有效加固深度。强夯过程中，每遍的每夯点的夯击次数用最后两击的平均夯沉量控制：点夯夯沉量应小于5 cm；满夯夯沉量应小于2 cm。此外，夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难；强夯后地基平均沉降量应大于60 cm。
（6）在施工过程中，基本技术要求为：单点夯击能，击数、收锤标准要严格按设计要求进行；夯击时点位偏位不得大于5 cm；对于夯坑过深，起锤困难、达不到要求的夯点，满夯前必须补夯；应有组织按顺序进行夯击，并进行详细的施工记录，避免偏夯、漏夯。
（7）夯击标准。强夯后地基平均沉降量应不小于60 cm，而且要持续夯击，直到最后两夯夯沉量之差小于5 cm为止，否则需加夯。
（8）强夯法施工完成后对地基的要求及处理：从强夯后的地面算起，强夯后达到的质量标准为：0～500 cm深度内黄土湿陷性系数δs﹤0.015，干容重大于15 kN/m3，压实度0～100 cm深度应达93%以上，100～300 cm深度达90%以上，300 cm以下达85%以上；且强夯后地基平均沉降量大于60 cm。然后分层回填素土层（总厚度60 cm）至原地面标高，素土层的压实度（重型标准）达到93%以上。
2.5 回填土施工
强夯完成后，用平地机将现场整平，再用16 t振动压路机静压一遍，准备回填素土。填筑时按工序分4个区间，即填土区、平整区、碾压区、检验区，采用流水线作业。回填的素土土料中有机质的含量要小于5%，不得使用表面耕植土、膨胀土。土料中不得夹有砖、瓦和石块，当含有碎石时，其粒径不得大于5 cm。应保证回填的素土每层的松铺厚度小于30 cm，施工时，每层素土回填完后，必须用平地机将回填后的土整平，并测定回填土的含水量，如果含水量不足，应及时补充水分，直至含水量达到或接近回填素土的最佳含水量时方可进行碾压作业。碾压时，先用两台16 t振动压路机静压两遍，然后用两台16 t振动压路机振压两遍，再用两台3Y18-21三轮压路机静压两遍。三轮压路机静压时应相互重叠二分之一轮宽，最后用振动压路机静压收光。待碾压完成后，取样抽检压实度，填土压实度应在93%以上。填土标高应为原地面标高。
2.6 施工注意事项
水是黄土地区路基产生病害的主要原因，黄土地区路基排水系统如果不完善，特别是施工时排水做不好，道路路基和基底会在雨水作用下产生各种病害，特别是在湿陷性黄土地区，排水对工程质量是至关重要的。应把排水作为保证工程质量的主要问题来抓，以预防为主，防排结合，防水的重点是防冲、防渗，本着迅速引离、分散流径、降低流速、加固沟渠的原则，制订防排水措施。
（1）做好排水沟渠，保证将水迅速引离：在地表径流流向路基的位置要开挖截水沟或排水沟，同时用塑料布临时铺设，将水引离路基以外较远处，防止雨水浸泡路基。
（2）平整地表，全面排水：在条件允许地段将路基坡脚以外20 m范围内的原地表仔细平整，填平和夯实洼地及裂缝，并做成0.5%以上的坡度，使雨水能够排到远处，防止积水和积水下渗。
（3）掌握天气变化情况，利用晴好天气，迅速施工，迅速封闭，避免雨水浸泡。强夯夯坑如有积水，应设法排除干净。
（4）强夯施工前应查明场区有无管线通过，距居民区较近时，应设置隔振沟或采取其它隔振措施。
（5）地面隆起及翻浆： 调整夯点间距、落距、夯击数等，使之不出现地面隆起和翻浆为准（视不同的土层、不同机具等确定）。在易翻浆的饱和粘性土上，可在夯点下铺填碎石垫层，以利孔隙水压的消散，可一次铺成或分层铺填。
（6）夯击效果差：若基础埋置较深时，可采取先挖除表层土的办法，对荷载较大的部位，可适当增加夯击点。土层发生液化应停止夯击，此时的击数为该遍确定的夯击数或视夯坑周围隆起情况，确定最佳夯击数。目前常用夯击数在5～20击范围内。间歇时间是保证夯击效果的关键，主要根据孔隙水压力消散完来确定。
（7）土层中有软弱土：尽量避免在软弱夹层地区采用强夯加固地基，如果必须用，应加大夯击能量。
3 质量保证措施
（1）严格制定工艺流程：对每项工程都组织人员制定详细的工艺流程，制定后通过现场试验路段信息的反馈，及时调整、完善、定型。
（2）现场派专人对重点控制工序进行跟踪检测，发现不合适处及时处理，保证施工质量。
（3）加强技术交底工作：每项工程开工前，都由项目技术负责人向参加施工的技术、质检、施工人员和驾驶人员按工艺要求进行详细的技术交底。
（4）加强测量和测试工作，每项工程开工前由技术人员对中线、高程、厚度、宽度进行测量放线工作，作业过程中，每段都进行测量和测试，发现问题及时予以调整和解决。
（5）加强监督和检查，严格定岗、定责，对主要影响施工质量的因素，在施工时设专人检查验收，如现场土样的含水量、锤重、落距、每点的夯击次数等。
（6）在执行上述措施的同时，施工还同时按项目技术质量管理办法进行施工管理，确保工程顺利进行。
4 结语
高等级公路地基处理施工质量的坏关系到公路整体的质量，必须进行周密的设计，对湿陷性的黄土地区地基而言，采用强夯处理施工方案，应是一个不错的选择。
关键词：湿陷性黄土 强夯 高等级公路
中图分类号：U412.363 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0119-02
公路地基土层如果具有强湿陷性或较高的压缩性，且容许承载力低于路堤自重压力时，设计应考虑地基自重和活载作用下所产生的压缩下沉。除采取防止地表水下渗的措施外，可考虑采用重锤夯实，
1 重锤强夯法设计
1.1 确定有效加固深度
施工前，应按照设计文件要求，确定所在路段自重湿陷性黄土地基有效加固深度（本例为5～6 m）。
1.2 确定单击夯击能
本段强夯能级：点夯2250 kN.m，满夯1200 kN.m。
1.3 确定锤重和落距
点夯夯锤：锤重15T，圆柱体形锤，有气孔，底面积A=4.0 m2
满夯夯锤：锤重12T，圆台形锤，有气孔，底面积A=4.5 m2
点夯夯锤落距：15 m，满夯夯锤落距：10 m。
1.4 确定夯点夯击次数
每一点的夯击次数确定原则是：使土体竖向压缩最大，侧向位移最小。夯击频率每分钟夯击1至2次。第一遍夯点每点10击，第二遍夯点为5～8击；满夯每点为2～3击。在施工过程中，必须满足以下条件：
（1）点夯最后两击的平均沉降量要控制在5 cm以下；满夯最后两击的平均沉降量控制在2 cm以下。
（2）夯击后，夯坑周围地面不能发生比较大的隆起，宜控制在10 cm以内。
（3）应避免因夯坑过深而导致起锤困难情况出现。
1.5 夯击遍数、夯点布置及间距要求
夯击遍数应根据地基的性质确定，如果土质颗粒越细，土体压缩层越厚，同时含水量较高，需要的夯击遍数就越多。由于路基全线土质为细粒土，故强夯须分3遍进行。第1、2遍为点夯，夯点布置形状为成正方形。根据压缩层厚度和土质条件确定夯点间距，为6.0 m。第一遍夯击点的间距要大，这样可使深层土得以加固，并且能使夯击能量传递到深处。第二遍夯点布置应在第一遍夯点的中间。第三遍为满夯，用较低的夯击能进行夯击，夯击时彼此重迭搭接，一般搭接宽度四分之一锤径，以确保地表土的均匀性和较高的密实度。
2 施工方案
2.1 施工机具
（1）夯锤：夯锤选择时应考虑锤底静压力的要求，设计要求锤底静压力范围在25～40 KPa之间。点夯夯锤采用圆柱形铸铁夯锤；满夯夯锤采用圆台形铸铁夯锤。锤中部设置7个直径为10～20 cm的排气孔，以利于夯击时空气的排出和减小起锤时的吸附力。
（2）起重机：选用波兰产的500 kN的履带式起重机。
2.2 工艺流程
（1）平整场地，清除路基设计处理范围场地内的杂草等，用挖掘机和装载机把拟强夯的段落上多余的土方清理，自卸车将土拉运至指定的弃土场。清理完毕后，用推土机将场地推平，50T振动压路机碾压，使场地表面不留虚土、浮土。并测量夯前地面高程。调查场地情况，如果有易遭受雨水及积水浸泡路段，要做好临时排水工作，如开挖临时排水沟等。
（2） 测量放样。按夯点设计图进行测量放线。在整平出的场地上，用全站仪放出路基的中线，水准仪测出地面高程，根据填土高度放出坡脚线。定出第一遍强夯各夯击点的位置，用小木桩或白灰标示，偏差值控制在5 cm以内。在坑外应设控制桩加以保护，以保证每遍夯点位置准确。
（3） 机具设备进入工地。夯锤对准夯点位置，开始试吊重锤，之前应检查脱钩器开启情况，同时测定起重锤高度，并测量夯前锤顶高程。
（4）将夯锤起吊到设计高度，待夯锤脱钩下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，落锤应保持平衡，若发现坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，要将坑底整平，每击均需测量夯沉量，并填写强夯施工记录。
（5）第一遍强夯完成后，将地面用推土机推平，第二遍强夯应在一周后进行，完成后推平。
（6）施工过程中，单击夯击能、击数、收锤标准要严格按设计要求进行。对于夯坑过深、起锤困难、达不到设计要求的夯点，满夯前必须进行补夯。
（7）满夯应在第二遍点夯完成一周后进行，锤痕应互相搭接。
（8）按设计要求完成强夯后，将场地推平，并测量夯后地面高程。强夯后若地基总的平均沉降量小于60 cm，应查找分析原因，并采取措施。
（9）强夯完成后，对地基加固效果进行检测。取得各种数据，与夯前原位测试相比较，以检验强夯效果。
2.3 强夯施夯顺序
强夯一般先行施工外围点，第一、二遍为点夯，夯点布置如图所示。首先施工“①”号点，全部施工完成后接着施工“②”号点。为减少起重机移动次数，每遍强夯时起重机易放置在相邻四个夯点中间，对每个夯点依次施夯。第三遍为满夯。
2.4 强夯施工监测与质量控制
强夯施工过程的监测至为重要，必须有专人负责，并对各项参数及施工情况作好详细记录。及时正确地收集施工步骤中需进行收集的数据。统计分析出强夯施工需要的各种参数：各遍中夯击能、各遍中夯击次数、夯点布置、间歇时间。
（1）开夯前应检查夯锤重量和落距以及夯锤吊环是否准确处于重心位置。
（2）在每遍夯击前，应对夯点放线复核，夯完后检查夯坑位置，如发现偏差或漏夯应及时纠正。
（3）按设计要求检查每个夯点的夯击次数，每夯的夯沉量，周围的沉降、隆起和挤出的情况等。
（4）土基含水量的控制：土基在适宜的湿度范围内（最佳含水量附近），强夯加密效果最显著。土的含水量宜低于塑限含水量1%～3%。 （5）强夯施工质量检验方法：分强夯过程中的检验及夯后检验。强夯过程中的检验指标为施工控制夯沉量，夯后检验指标为有效加固深度。强夯过程中，每遍的每夯点的夯击次数用最后两击的平均夯沉量控制：点夯夯沉量应小于5 cm；满夯夯沉量应小于2 cm。此外，夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难；强夯后地基平均沉降量应大于60 cm。
（6）在施工过程中，基本技术要求为：单点夯击能，击数、收锤标准要严格按设计要求进行；夯击时点位偏位不得大于5 cm；对于夯坑过深，起锤困难、达不到要求的夯点，满夯前必须补夯；应有组织按顺序进行夯击，并进行详细的施工记录，避免偏夯、漏夯。
（7）夯击标准。强夯后地基平均沉降量应不小于60 cm，而且要持续夯击，直到最后两夯夯沉量之差小于5 cm为止，否则需加夯。
（8）强夯法施工完成后对地基的要求及处理：从强夯后的地面算起，强夯后达到的质量标准为：0～500 cm深度内黄土湿陷性系数δs﹤0.015，干容重大于15 kN/m3，压实度0～100 cm深度应达93%以上，100～300 cm深度达90%以上，300 cm以下达85%以上；且强夯后地基平均沉降量大于60 cm。然后分层回填素土层（总厚度60 cm）至原地面标高，素土层的压实度（重型标准）达到93%以上。
2.5 回填土施工
强夯完成后，用平地机将现场整平，再用16 t振动压路机静压一遍，准备回填素土。填筑时按工序分4个区间，即填土区、平整区、碾压区、检验区，采用流水线作业。回填的素土土料中有机质的含量要小于5%，不得使用表面耕植土、膨胀土。土料中不得夹有砖、瓦和石块，当含有碎石时，其粒径不得大于5 cm。应保证回填的素土每层的松铺厚度小于30 cm，施工时，每层素土回填完后，必须用平地机将回填后的土整平，并测定回填土的含水量，如果含水量不足，应及时补充水分，直至含水量达到或接近回填素土的最佳含水量时方可进行碾压作业。碾压时，先用两台16 t振动压路机静压两遍，然后用两台16 t振动压路机振压两遍，再用两台3Y18-21三轮压路机静压两遍。三轮压路机静压时应相互重叠二分之一轮宽，最后用振动压路机静压收光。待碾压完成后，取样抽检压实度，填土压实度应在93%以上。填土标高应为原地面标高。
2.6 施工注意事项
水是黄土地区路基产生病害的主要原因，黄土地区路基排水系统如果不完善，特别是施工时排水做不好，道路路基和基底会在雨水作用下产生各种病害，特别是在湿陷性黄土地区，排水对工程质量是至关重要的。应把排水作为保证工程质量的主要问题来抓，以预防为主，防排结合，防水的重点是防冲、防渗，本着迅速引离、分散流径、降低流速、加固沟渠的原则，制订防排水措施。
（1）做好排水沟渠，保证将水迅速引离：在地表径流流向路基的位置要开挖截水沟或排水沟，同时用塑料布临时铺设，将水引离路基以外较远处，防止雨水浸泡路基。
（2）平整地表，全面排水：在条件允许地段将路基坡脚以外20 m范围内的原地表仔细平整，填平和夯实洼地及裂缝，并做成0.5%以上的坡度，使雨水能够排到远处，防止积水和积水下渗。
（3）掌握天气变化情况，利用晴好天气，迅速施工，迅速封闭，避免雨水浸泡。强夯夯坑如有积水，应设法排除干净。
（4）强夯施工前应查明场区有无管线通过，距居民区较近时，应设置隔振沟或采取其它隔振措施。
（5）地面隆起及翻浆： 调整夯点间距、落距、夯击数等，使之不出现地面隆起和翻浆为准（视不同的土层、不同机具等确定）。在易翻浆的饱和粘性土上，可在夯点下铺填碎石垫层，以利孔隙水压的消散，可一次铺成或分层铺填。
（6）夯击效果差：若基础埋置较深时，可采取先挖除表层土的办法，对荷载较大的部位，可适当增加夯击点。土层发生液化应停止夯击，此时的击数为该遍确定的夯击数或视夯坑周围隆起情况，确定最佳夯击数。目前常用夯击数在5～20击范围内。间歇时间是保证夯击效果的关键，主要根据孔隙水压力消散完来确定。
（7）土层中有软弱土：尽量避免在软弱夹层地区采用强夯加固地基，如果必须用，应加大夯击能量。
3 质量保证措施
（1）严格制定工艺流程：对每项工程都组织人员制定详细的工艺流程，制定后通过现场试验路段信息的反馈，及时调整、完善、定型。
（2）现场派专人对重点控制工序进行跟踪检测，发现不合适处及时处理，保证施工质量。
（3）加强技术交底工作：每项工程开工前，都由项目技术负责人向参加施工的技术、质检、施工人员和驾驶人员按工艺要求进行详细的技术交底。
（4）加强测量和测试工作，每项工程开工前由技术人员对中线、高程、厚度、宽度进行测量放线工作，作业过程中，每段都进行测量和测试，发现问题及时予以调整和解决。
（5）加强监督和检查，严格定岗、定责，对主要影响施工质量的因素，在施工时设专人检查验收，如现场土样的含水量、锤重、落距、每点的夯击次数等。
（6）在执行上述措施的同时，施工还同时按项目技术质量管理办法进行施工管理，确保工程顺利进行。
4 结语
高等级公路地基处理施工质量的坏关系到公路整体的质量，必须进行周密的设计，对湿陷性的黄土地区地基而言，采用强夯处理施工方案，应是一个不错的选择。