郭亞明

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)展，為滿足人民更快捷更舒適更環(huán)保的出行需求，自2004年以來我國(guó)對(duì)高速鐵路的建設(shè)不斷加強(qiáng)，特別是黨的十九大發(fā)出了從交通大國(guó)向交通強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的號(hào)令，高速鐵路將在國(guó)家交通網(wǎng)中日益呈現(xiàn)骨干作用。高鐵的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路基工后沉降提出了嚴(yán)苛要求，使得在高鐵施工過程中軟土地基的處理成為了保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的重中之重。選擇合適的軟土地基施工工藝以滿足工后沉降標(biāo)準(zhǔn)，確保高鐵安全高效運(yùn)行，使旅客生命與財(cái)產(chǎn)安全得到保障。因此，本文主要探討高鐵施工中軟土地基處理的拋填片石和強(qiáng)夯施工工藝。

【關(guān)鍵詞】高鐵施工；軟土地基；拋填片石和強(qiáng)夯；施工工藝

隨著人們生活水平不斷提高，高鐵的快速舒適環(huán)保的優(yōu)勢(shì)得到人們的廣泛推崇，其成為人們辦公與旅行的重要方式。就當(dāng)前而言，我國(guó)也在積極地建設(shè)與推銷高鐵，不僅對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)力助推，更滿足了人民對(duì)美好生活的需要。速度快、運(yùn)行平穩(wěn)是高鐵運(yùn)輸?shù)闹饕獌?yōu)勢(shì)，而其之所以能運(yùn)行平穩(wěn)主要是對(duì)路基工后沉降量的嚴(yán)格控制，特別是針對(duì)軟土地基采用適合的處理工藝具有重要的意義，本文將重點(diǎn)介紹高鐵施工中軟土地基（魚塘、湖濱等）采用拋填片石和強(qiáng)夯結(jié)合的施工工藝。

1.拋填片石與強(qiáng)夯的加固機(jī)理以及力學(xué)模型分析

1.1 拋填片石的加固機(jī)理

拋填片石是路線通過魚塘等軟土地基時(shí)作為淺層處理的常用方法，利用高強(qiáng)度和耐風(fēng)化的石材提高路基強(qiáng)度并將線路上部荷載傳遞至軟弱地基，使原地基中承受應(yīng)力減至允許承載范圍內(nèi)。

1.2 強(qiáng)夯的加固機(jī)理

強(qiáng)夯法以利用大沖擊動(dòng)能作用于地基上或路堤本身，使受沖擊范圍產(chǎn)主較大瞬時(shí)沉降，一般可使土壤中孔隙減少60%，具體夯點(diǎn)的沉降量達(dá)l米左右，強(qiáng)度可提高2～3倍。

1.3 強(qiáng)夯的力學(xué)模型分析

強(qiáng)夯的力學(xué)模型按動(dòng)力固結(jié)理論模型理解，具體從三個(gè)方面來解釋：一是土體可壓縮問題：由于土中有機(jī)物的分解，土中總存在一些微小氣泡，其體積占整個(gè)體積的1～3%，最多可達(dá)4%。二是變孔徑問題：夯擊能主要轉(zhuǎn)換成波的形式往土中傳遞，使土中的應(yīng)力場(chǎng)重新分布。三是彈簧常數(shù)問題：土顆粒周圍的結(jié)合水具有部分固體的性質(zhì)，由于振動(dòng)或溫度上升，而使部分弱結(jié)合水變成自由水，因而使土的強(qiáng)度降低。

2.拋填片石與強(qiáng)夯結(jié)合的設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

本文以我國(guó)第一條高鐵試驗(yàn)線——秦沈客運(yùn)專線A21標(biāo)段為例，該標(biāo)段路基工程位于沈陽市與新民市交界處，系屬遼河下游沖積平原，地面相對(duì)高差變化不大。整體呈西低（溝幫子）東高（沈陽），線路路基均設(shè)在稻田地上，穿越四處大魚塘、百余條排灌渠，全部路基和結(jié)構(gòu)物均座落在軟弱和軟土地基上。特別是其中的DK403段，該段線路以填方通過魚塘，魚塘水深2.17—6.05m，淤泥厚0.4～0.6m。地質(zhì)情況為：自原地面起上層7.5—8.5m為砂粘土，基本承載力為0.1MPa左右，下層依次為7.5m中砂，3m砂粘土、礫砂。設(shè)計(jì)采用拋填片石對(duì)魚塘底部擠淤和對(duì)拋填片石段路基進(jìn)行強(qiáng)夯處理相結(jié)合，先采用拋填片石將魚塘底部淤泥擠出路基范圍，再通過強(qiáng)夯對(duì)所拋填的片石路基進(jìn)行擠壓密實(shí)。累計(jì)拋填片石113436m3，片石強(qiáng)夯面積實(shí)際為12012m2，片石上鋪0.3m厚的碎石墊層。

2.2強(qiáng)夯的深度檢算

項(xiàng)目部技術(shù)人員按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的夯錘自重10t、自由落體高度15m計(jì)算，動(dòng)能作用深度可以8米左右，完全滿足對(duì)路基拋填片石部分和魚塘底部土層的加固作用。

2.3 夯擊遍數(shù)及間歇時(shí)間

在夯點(diǎn)試驗(yàn)時(shí)根據(jù)拋填厚度和基地土壤承載力情況確定了夯擊遍數(shù)，按照每次夯擊沉降量確定了采用先點(diǎn)夯兩遍再滿夯一遍，并根據(jù)孔隙水壓力消減將兩遍之間的時(shí)間差確定為15天。

2.4 片石選用、加固范圍及夯點(diǎn)布置：

根據(jù)施調(diào)資料，對(duì)該魚塘拋填料選擇了新民市涼山和法庫兩個(gè)石場(chǎng)供料，同時(shí)對(duì)石場(chǎng)提出供料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——直徑≥30cm且厚度≥15cm片石，該填料經(jīng)項(xiàng)目部和局指中心試驗(yàn)室檢驗(yàn)完全符合技術(shù)要求。整體路基加固范圍為護(hù)坡道寬度以內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)考慮該段線路左側(cè)為魚塘水面，為防止強(qiáng)夯吊機(jī)和夯錘出現(xiàn)安全隱患，布點(diǎn)時(shí)向內(nèi)側(cè)回收1米，夯點(diǎn)布置采用正方形布點(diǎn)，間距3.5米。

3.拋填片石與強(qiáng)夯施工

3.1 機(jī)具及設(shè)備選用

強(qiáng)夯機(jī)采用兩臺(tái)50t履帶吊車改裝，夯錘提升至15m位置處時(shí)自由落體，提升高度由自動(dòng)脫鉤器的鋼絲繩控制。夯錘由項(xiàng)目部維修班現(xiàn)場(chǎng)自制，采用10mm鋼板外殼加焊5mm內(nèi)撐鋼板形成2m×2m×1m立方體，空隙采用混凝土灌注，保證10t自重，夯錘底面積4m2，錘體設(shè)φ30cm排氣孔4個(gè)。

3.2 施工方法

3.2.1拋填片石

為了確保路基中線準(zhǔn)確性，在拋填開始施工前組織測(cè)量員精準(zhǔn)放線，控制線路左側(cè)邊坡坡角位置，作為拋填實(shí)際控制線。由于客專路堤右側(cè)邊線有施工便道，具體施工時(shí)利用便道以及魚塘地勢(shì)右高左低之優(yōu)勢(shì)，將原設(shè)計(jì)方案中的以路基中線向兩側(cè)拋填，改為從路基右側(cè)向左側(cè)拋填。

3.2.2最佳夯擊次數(shù)的確定

因秦沈客專為我國(guó)第一條高鐵試驗(yàn)線，對(duì)工后沉降要求標(biāo)準(zhǔn)高，故在確定最佳夯擊次數(shù)時(shí)以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，用水準(zhǔn)儀測(cè)量初始高程及每次夯擊后標(biāo)高，當(dāng)前后兩次夯擊點(diǎn)的平均沉降量差值<50mm時(shí)，該夯擊次數(shù)即為最佳夯擊次數(shù)。我部技術(shù)人員根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)算出第一遍為七擊，第二遍五擊滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.3夯擊施工

現(xiàn)場(chǎng)施工采用將片石由自卸汽車和推土機(jī)填至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50cm后強(qiáng)夯，測(cè)量員用紅油漆標(biāo)明夯點(diǎn)位置，夯機(jī)按試驗(yàn)點(diǎn)確定的擊數(shù)進(jìn)行夯擊，現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)夯機(jī)分左右半幅對(duì)角施工，當(dāng)左半幅夯完后進(jìn)行對(duì)角右半幅施工，當(dāng)右半幅夯完后正好與對(duì)角左半幅時(shí)差15天，魚塘底部土層孔隙水壓消散基本完成，采用推土機(jī)對(duì)整段路基片石補(bǔ)充平整完后重復(fù)第二遍的夯擊，最后補(bǔ)充片石至設(shè)計(jì)高程，平整后滿夯一遍。

4.質(zhì)量檢驗(yàn)

為了檢驗(yàn)拋填片石結(jié)合強(qiáng)夯法對(duì)地基的加固效果，項(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)室選用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)靜荷載試驗(yàn)結(jié)合檢驗(yàn)承載力及處理實(shí)際深度，經(jīng)試驗(yàn)K30值均達(dá)到170MPa/m以上，超過了設(shè)計(jì)要求值。經(jīng)對(duì)該段及相鄰路段路基的沉降觀測(cè)，強(qiáng)夯段DK403+300累計(jì)沉降6.6cm，非強(qiáng)夯段DK403+000累計(jì)沉降16.1cm、DK403+650累計(jì)沉降23.3cm。特別是從持續(xù)進(jìn)行兩年的路基沉降觀測(cè)結(jié)果來看，強(qiáng)夯地段的沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相鄰路段的沉降，表明強(qiáng)夯后其加固效果顯著。

5.結(jié)束語

強(qiáng)夯不僅適用于碎石土、砂土、低飽和的粉土和粘性土，對(duì)高填方片石的擠密效果同樣明顯。該工法效果明顯，操作簡(jiǎn)單，是較好的軟土地基處理方法。由于本次強(qiáng)夯是在片石和水上進(jìn)行，無法對(duì)底部土層進(jìn)行試驗(yàn)，以檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果，這是本次施工的不足之處。

根據(jù)施工員現(xiàn)場(chǎng)觀察和技術(shù)員數(shù)據(jù)積累，強(qiáng)夯中對(duì)落距和擊數(shù)確定是質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，具體操作中須嚴(yán)格要求工人執(zhí)行夯擊試驗(yàn)點(diǎn)取得的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)由技術(shù)員和安質(zhì)員不定期抽查，根據(jù)下沉量對(duì)擊數(shù)適當(dāng)調(diào)整以滿足設(shè)計(jì)要求。

我項(xiàng)目部為節(jié)約資金未采用購買鐵質(zhì)夯錘，而是自行設(shè)計(jì)了鋼板外殼內(nèi)灌C30混凝土，結(jié)果施工中夯錘棱角部分松散近20cm，表層鋼板大面積損壞后又重新幫焊，強(qiáng)夯施工完成時(shí)該錘已基本報(bào)廢，因此混凝土夯錘在以后施工中應(yīng)做成圓形且底部為弧形，或采用鐵質(zhì)實(shí)心圓錘。

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