强夯法加固公路地基的设计方法

魏恒

【摘要】强夯法在地基处理中的运用效果非常好，众所周知，强夯法可以将地基的强度大大提高，使地基土体的压缩性有所降低。强夯法的应用范围十分广泛，目前强夯法广泛用于公路、铁路以及建筑行业当中，并且均得到了十分显著的功效。不过到现在还没有一套标准的强夯法的设计方法以供人们使用，本文主要是基于前人的研究结果，分析并探讨强夯法加固公路地基的设计方法，以求为以后的工程建设提供参考。

【关键词】强夯法；公路地基；设计方法

1、引言

强夯法是法国的梅纳技术公司于1969年创造的。强夯法有很多优点，国外对于强夯法的使用十分普遍。强夯法再瑞典、荷兰以及德国等欧洲国家的应用比我国早很多。我国在上世纪80年代后对强夯法开始进行了解与使用。首先将强夯法用于山西与河北等地，由于强夯法的加固效果有目共睹，因此，强夯法开始普遍为人们所接受。我国还在填海地基工程当中成功的运用了强夯法，因此，强夯法在沿海地区也站稳了脚跟。强夯法的效果明显、并且具有工期短、以及投资少等的巨大优点，因此，强夯法在国内得到了快速的推广使用，为我国经济事业的腾飞做出巨大贡献。

2、强夯法加固公路地基的有效加固深度的影响因素

2.1强夯法加固公路地基夯击功能的大小

夯击能的大小对强夯法的有效加固深度的影响是巨大的，一般来说强夯法单击夯击能的大小以及夯击次数决定了强夯法夯击能的大小，其值越大公路地基的加固效果越明显。不过这种情况下使用的设备复杂，并且费用也多。依据以往的工程实践可以知道有效加固深度是单击夯击能决定的，因此，在施工过程当中要选用较大的单击夯击能，但是不能破坏土体的原结构。单击夯击能的大小一般情况下由要求的强夯有效加固深度进行确定，当然还要考虑到工程地质条件，还有规定的使用要求，最好还要进行现场试验。

2.2强夯法加固公路地基夯击次数与遍数

强夯法对夯点下土体的加固一般情况下是从地表向下逐渐蔓延，当然也会向周围扩展，通常夯击次数的增多可以让一定深度范围内的土体得到比较好的加固效果，因此，夯击次数对强夯法加固公路地基的有效加固深度由很大影响。通过以往的工程可以看出使用2000 kN·m的单击夯击能就可以加固10 m深的土体，而夯击次数只需控制在5次就可以得到比较好的加固效果，一般加固效果可以多达75%以上。

强夯法加固公路地基夯击遍数一般要根据地基土的性质进行确定，对于一般常见的地基土体可以使用点夯2～3遍的方式，针对渗透性差的细粒土，强夯法加固公路地基的夯击遍数是可以适当增加的。完成之后可以用低能量满夯2遍，这个过程当中采用的是轻锤多次的夯击方式。

2.3强夯法加固公路地基使用的夯锤形状

夯锤的形状可以从夯锤的纵、横截面两个角度分析。夯锤的横截面形状也就是锤底的形状，一般情况下有圆形和方形两类。圆形的夯锤在使用的时候不使用导向，因此，圆形的夯锤每夯击一下都可准确的落到坑位，使用起来十分的简单方便；圆形夯锤的缺点是和地基形状不同，布置的时候要使用梅花型的方式。而方形夯锤具有和地基形状类似的优点，因此，方形夯锤布置夯点也十分的简单；方形夯锤的缺点是要使用导向，使用起来比较麻烦。

夯锤的纵截面形状是多种多样的，基本上可以分为平底形、弹头形以及台球形三种，不过后两种夯锤形状与地基接触面积小，因此地基土体得到的冲量很大，于是加固效果也比平底形的好很多。

2.4强夯法加固公路地基的夯击面积和边长

夯锤对地面冲击压力的大小通常情况下是由夯锤的底面积的大小来决定的，夯击面积对强夯的有效加固深度有非常大的影响。夯锤底面积比较大的情况下，夯锤的贯入度就比较小，因此使用的夯击次数就会很多，因此，强夯法导致的土体加固的横向加固范围就比较大。反之亦然。因此施工过程当中在选择锤底面积时，首先考虑的就是地基土体的性状，土体的性状不同使用的锤底面积也有很大的差别。一般来说公路地基的单位面积受力较大时的情况下，地基土体的加固效果也是较好的。因此，强夯法施工的时候可以使用底面积较小的夯锤，这样可以保证地基土体的加固效果，当然还可选用底面积较大夯锤施工，再使用底面积小的夯锤进行施工。具体的选择要看现场的实际情况。

2.5夯锤上的锤孔

夯锤上面通常都有锤孔，锤孔的使用可以增加强夯的加固效果，锤孔主要位于夯锤底面，主要作为贯通上下的排气孔进行使用，锤孔可以便于夯锤落地时坑底的空气能够迅速的排出，因此在起锤的时候使得吸力减小，这样的情况下就不会又提锤困难的现象发生了。以前施工中使用的夯锤上的锤孔太小，因此经常发生堵塞的现象，近年来由经验可知锤孔的直径范围最好要控制在25 ～30 cm之间才能保证良好的使用效果。

2.6公路地基的土体特性

强夯法的适用范围十分的广泛，一般情况下强夯法可以用于加固碎石土、粘性土、以及砂土、强夯法还适用于湿陷性黄土以及人工填土地基等情况。由于不同的地基土，它的饱和度、渗透性以及初始相对密度都是不同的，就算是同种类型的地基土，由于深度的不同，其物理性质以及力学性质也是有很大区别的。强夯法加固公路地基的过程也是提高土体密实度的过程，也是提高地基强度的过程，也是降低地基土体压缩性的过程。

除了这些影响强夯法有效加固深度的主要因素以外，还有其他的一些次要因素，比如锤底静压力以及测试的时间等。

3、强夯法加固公路地基的夯击能量的确定

单击夯击能的大小与锤重与落距的乘积相等，对于地基的加固效果随着锤重与落距的增加而越来越好。单击夯击能的大小要考虑到荷载大小、地基土体类型以及要求的有效加固深度等方面進行确定，同时还要结合现场的试夯试验进行确定。

夯击能有总面积的夯击能和单位面积夯击能。不同的土质总面积的夯击能是不同的，对于粗粒土来说，一般可以定为1000-3000KJ/m2，对于细粒土一般可以定为1500-4000KJ/m2。每遍的单位夯击能，对于饱和土地基通常要进行多遍夯击，这是由于每遍的夯击过程当中都有一个极限夯击能存在。这个极限夯击能也就是公路地基土体中的孔隙水压力与地基土体的自重相等的情况下的夯击能。

在确定最佳的夯击能的时候一般要考虑的因素有很多，首先是夯坑的坑边土体隆起量要尽量小于地基土体的夯沉量，这样的情况下说明土体发生了很好的挤密效果；其次，还要保证夯坑不能太深，因为夯坑太深会给提锤带来一定的困难；最后，每一击造成的夯沉量不能太小，因为夯沉量太小对于地基土体的加固效果不明显。

结 语

不同地区的地基土体有不同的特点，强夯法加固公路地基的设计方法要考虑好土体的性质、层厚以及夹层、还要考虑到路堤高度和荷载特征等因素，因为这些都会影响到强夯法的加固效果。强夯法加固公路地基在设计的时候要做好计算分析以及经济分析，当然也少不了对试验段进行一些现场测试，选择最佳的方案进行施工，以求达到最好的地基处理效果。

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