强夯法在公路软基处理中的应用

邓昌慧

摘要：我国地域辽阔，地质情况复杂多变，其中软土在我国分布广泛，给公路工程建设带来了巨大的负面影响。如何对软土地基进行加固和利用，是地基处理工作非常重要的环节之一。鉴于此，本文对强夯法处理软土路基施工技术进行了探讨。

关键词：软土路基；强夯法；施工

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一、前言

随着我国国民经济的飞速发展，在软土地基上修建高速公路的数量越来越多。对软土地基进行处理，已引起施工人员的高度重视。根据高速公路地基软土的不同特征、分布情况和地理环境等因素，可以采用一种或两种以上的软土地基处理方法。当天然地基相对较为软弱，亦即是软土不能满足工程设计的要求和变形的要求或在地震作用下有可能产生液化、震陷及失稳时，则先要经过人工加固处理后再修建路基。这种对软弱地基进行补强加固的过程称为软土地基处理。而强夯法是一种地基加固方法，其主要工作原理是将起重机械8～30 t（最重可达200 t）的夯锤起吊到6～30 m（最高可达40 m）高度后，自由落下，给地基以强大的冲击能量的夯击。经过几十年来的实践,目前已广泛用于软土路基的处理。

二、强夯法在公路软基处理中的施工

1、施工准备

场地平整，清除表层土，进行表面松散土层碾压，用推土机整平施工场地。当地面坡度陡于1∶5时，挖2%～4%反坡台阶，台阶长度不小于2 m。做好强夯段周围的排水和防振措施，防止在雨季施工时，夯坑内或夯击过的场地有积水和防止强夯时对周围构造物造成损害。当强夯施工所产生的震动对邻近建筑物或设备会产生有害影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振减震措施。一般即有建筑50 m范围内不宜采用强夯措施。当涵洞附近需进行强夯时，可先进行路基范围的强夯后，再施工涵洞。修筑机械设备进出道路，排除地表水，施工区周边作排水沟以确保场地排水通畅防止积水。查明强夯场地范围内地下构造物和管线的位置及标高，采取必要措施，防止因强夯施工造成损坏。测量定点，清理并平整施工场地，进行场地测量放线，埋设水准点标桩和各夯点标桩；按设计施工图给定的范围进行测量放样，并按夯点布置平面进行施工；测量夯实前场地标高，为确定夯实效果提供依据；施工前应按设计初步确定的强夯参数在有代表性的场地上进行工艺性试夯试验。通过强夯前后测试数据的对比，检验强夯效果，确定有关工艺参数。强夯前应对起重机、滑轮组及脱钩器等全面检查，并进行试吊、试夯，一切正常方可强夯。

2、施工参数的确定

实践证明，用强夯法加固软土地基，一定根据《公路路基设计规范》要求，强夯施工前必须在施工现场选择有代表性的路段进行试夯，确定其适用性和处理效果，以指导大面积施工。加固深度及范围，单位面积夯击能，夯击次数、时间间隔、夯击遍数及夯击点布置均需通过试夯确定。（1）有效加固深度也称有效影响深度，有效加固深度的标准由于不同地基不同加固目的而有所不同。有效加固深度是反映处理效果的重要参数，也是选择地基处理方案的重要依据。（2）施工设备和夯击能的确定用强夯法加固地基时，应当合理的选择夯击设备及夯击能，对提高夯实效果很重要。（3）夯点布置和夯点间距。夯点的布设及夯击方式与地基土的类型和处理深度有关。夯位排布一般有正方形网格排列、夯点中心间呈等边三角形以及梅花形排列等。夯点布置的合理性将影响到夯实的效果以及施工费用，夯点的间距应该根据加固地基土的性质和要求处理的深度而定。（4）夯击次数与夯击遍数。夯击次数是强夯设计的重要参数，根据土的性质与土层的厚薄的不同，夯击25次数也就不同，夯击次数一般根据现场试夯而确定。夯击遍数根据地基土的性质确定，原则是依据压缩层的厚度、土质条件、计算沉降确定夯击遍数。（5）夯击范围和间隔时间。相邻两遍夯击之间应该有一定的间隔时间，以利于孔隙水压力的消散，这个时间应该取决于孔隙水压力的消散时间。所以相邻的两遍夯击的间歇时间应该以现场试夯的结果决定。

3、施工工艺要求

(1) 平整场地。在施工机具进入场地之前，首先用推土机平整场地，以便于强夯施工，并根据试验场地的夯沉情况估算强夯后地面沉降值，依此确定地面高程。施工前应查清场地内的地下管线和地下构筑物的位置及标高，并采取必要措施．防止受到施工损害。(2) 铺碎石在地表有饱和细颗粒土和地下水位较高时，在亚粘土表面铺设2米厚碎石层，不仅可作为承受强夯机械的持力层，还可减少冲击波造成的上部土层的松动，还助于加速强夯产牛的超静水压力的消散。(3) 夯实点定位。强夯前，应采用小木桩或用石灰标出第一遍夯击点的位置，其偏差个大于5cm，并测量地面高程。(4) 单点试夯。单点试夯试验采用3000KN m的单击夯击能，选用圆台形铸铁夯锤，锤重20t，锤底直径2.3m，锤底静压力40kPa，夯锤落距15m，试验点间距15米。单点夯应布置测试地表位移（包括竖向、水平位移），记录每次夯沉量，测定夯坑深度。通过测试地表位移（竖直、水平位移），记录每击夯沉量，得出单点夯击次数与夯坑下沉量及夯坑周围地表变形之间的关系，画出夯击次数和夯沉量之间的关系曲线，由此确定最佳夯击次数。以夯坑的竖向压缩量最大，而夯坑周围隆起量最小为原则。同时两遍夯击之间应有一定的时间间隔，以利于土中超静孔隙水压力的消散，因此在试夯前埋设孔隙水压力传感器，通过试夯确定超静孔隙水压力的消散时间，来确定两遍夯击之间的间隔时间。

4、施工质量控制

施工中的质量控制主要有以下四点：机具设备质量控制；夯锤落距控制；夯锤夯沉量控制；详细的现场施工记录。(1) 机具设备控制。强夯机械设备控制，主要体现为夯锤的质量、直径、高度的控制，本合同段夯锤质量采取20t。夯锤内部采用∠70角钢对拉十字焊接，同时在距底板钢板20cm处，吊环采用钢板制作，与底板钢板贴边焊接，增强夯锤整体连接性，夯锤直径为2.3m，锤底静压力40kPa，夯锤落距15m。夯锤设置四个直径200mm上下贯通的通气孔，减小锤底与土体形成真空产生的强吸附力和下落时间的空气阻力，充分保证夯击能的有效性。(2) 夯锤落距控制。在脱钩器钢丝绳上设置刻度点，严格控制夯锤起吊高度，不到夯锤落距的高度，坚决不进行夯实。20 t夯锤起吊15m，保证强夯质量。(3) 夯沉量控制。场地平整后架设水准，强夯前测量场地高程。点夯时水准测量夯锤顶面标高，严格控制强夯最后两击的平均夯沉量小于等于50mm。点夯后进行满夯，同时测量满夯后场地高程，计算强夯后场地下沉量。(4) 详细的施工现场记录。控制好锤重，对夯点间距进行严格把握，记好第一、二、三遍的夯击次数，控制好第二遍以第一遍错开的间距，以及两遍之间的间隔时间，记录好各遍夯后的场地沉降量。控制好最后一遍的低能量满夯，做好锤印搭接1/3左右。施工时监理对施工现场第一手资料进行详细记录，包括强夯的锤重、落距、每遍夯击次数、最后两击强夯沉陷量等，做到资料详细齐全，保证施工质量。

三、结语

总之，高等级公路进入快速发展时期，高速公路基本已经遍布全国各地，高速公路道路选线应尽可能避开软土地区，但是有时又不得不将路线选在软土地基上，所以，对软土地基变形规律的研究及处理成为公路工程建设中亟待解决的问题。实践证明，强夯法处理软土地基是可行的，在强夯时只要有合理的施工工艺，强夯法所达到的有效加固深度能达到设计要求，在公路施工中是相对理想的软土地基处理方式。

参考文献：

1、刘吉士,阎洪河.公路路基施工技术[M].北京:人民交通出版社,2008.9

2、河海大学.交通土建软土地基工程手册[M].北京:人民交通出版社,2009.3.

3、周德友.膨胀土路基施工与防护[J].山西建筑,2004,30(13)

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