公路地基施工中应用强夯法加固的实践探索

王 瑞 香

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

公路地基施工中应用强夯法加固的实践探索

王 瑞 香

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

结合工程实例，介绍了公路地基施工中应用强夯法加固所需的设备及参数设计，对强夯法施工的程序及注意事项进行了阐述，并对加固效果进行了评价，指出强夯法可提升地基的承载能力，满足高填方路、高速公路路基的承载力要求。

公路，地基，强夯法，加固

0 引言

强夯法又被称为强力夯实法，在国际上被称为动力固结法。强夯法是一种低级加固方法，于1969年由法国工程师梅纳首创。该方法是以重锤夯实为基础，重锤自由落下经夯锤产生强大的冲击力形成的强大冲击波使土体发生位移，同时产生加速度、速度与孔隙水压力等，达到最终加固的目的。

1 工程概况

某高速公路路段处于路线中段沟壑地貌区,路段内黄土斜坡与河流阶地处有新近堆积黄土状粉土、黄土分布，路基主要为全新统新近堆积黄土状粉土，更新统黄土，土质均匀木结构疏松，具有湿陷性，取样判别发现，主要为Ⅰ级～Ⅱ级非自重性湿陷性黄土场，地基稳定性、承载力较好，但排水不畅，雨水大量渗入后承载力急剧下降，湿陷性严重，路基易破坏。

2 强夯法设备及参数设计

1)机械设备。施工采用履带式起重机，配以铁质重锤。根据设计要求中对单击夯击的规定，确定锤重与锤底面积。夯锤底面采用圆形，地质状况不一样，锤底面积也不尽相同。如砂质土、粘性土以及碎石土等，其锤底面积通常在3 m2～6 m2；对于土质为淤泥及淤泥质砂时,其锤底面积一般都要不小于6 m2。另外，要设置部分首尾贯通的气孔于夯锤对称中。

2)确定夯击能量。加固深度参数由夯击能量所决定的。在施工过程中，通常采用工程类比法对加固深度予以确定，如某工程选择的单点夯击能量为2 000 kN·m，满夯能量则选择用1 000 kN·m。

3)落距选择。落距是由单击夯击能和锤重来进行确定的。落距的计算公式为：落距(m)=单击夯击能(kN·m)/锤重(kN)。根据上述公式，可以分别计算出夯击第一遍与夯击第二遍时的落距。

4)夯击次数与夯击遍数的确定。通常情况下，夯击遍数可设计为3遍。第一遍夯击选择单点夯击能为2 000 kN·m，进行间隔1点跳夯。第二遍夯击以同样的夯击能填补空隙。填补完毕后，再以1 000 kN·m的低能量进行满夯，以实现所有锤印都能互相连接上(见图1，图2)。夯击次数需要根据施工现场的实际需要来确定，通常情况下以最后两击平均夯沉量不大于5 mm为标准，每遍每点夯击8次。

5)夯击点确定。根据路基的不同形状，选择不同的夯击点。需要保证夯印搭接均匀，间距合理科学。

6)夯击遍数时间间隔的确定。超静孔隙水压力的消散时间决定了夯击遍数的间隔时间。若在夯坑周边出现较大隆起，则需要等到大部分超孔隙水压力消散后再夯击。土质不同，夯击遍数间隔时间也存在较大的差异。夯击黄土的间隔时间要7 d或7 d以上。夯击粘性土的间隔时间不得低于3周～4周。当然，也需要具体问题具体对待。要保证夯实质量，就要确保夯击遍数的间隔时间，还需要有详细的记录。根据情况的不同，调整施工的流水先后秩序,科学控制流水速度,确保夯击到各个区段。

7)夯击顺序。夯击时先深后浅，首先夯击加固深土层，然后夯击加固中土层，最后夯击加固表土层。分段进行，从边缘向中央逐渐推进。第一遍夯击时，起重机按照直线行驶，逐步防线定位，对夯击点进行依次夯击。在第一遍夯击完成后，使用推土机进行推平，并采用压路机碾压，次数2遍。完成后进行测量，以便确定夯击点的准确位置，同时进行水准测量。按照设计选择已夯击点间隙中间位置进行补点夯击(第二遍夯击)。完成第二遍夯击后再次进行中间点不间断夯击，夯击过程中要确保锤印互相搭接以及表面的平整性。

3 强夯法施工工艺

3.1 施工程序

整个施工程序分如下步骤：

1)清理与整平场地。强夯前，根据工程需要进行垫层铺设，保证地基能够支承起重设备,同时能够便于施工过程中扩散“夯击能”，加大地下水位与地表面的距离。2)标出夯点位置。首先，准确标出第一遍夯点的位置,测量出场地高程，进行布点,并准确放线。采用石灰方格或者石灰点布设夯点,整个位移误差应保证不超过5 cm。3)对整个施工区域的夯点进行编号，避免漏夯情况的发生。4)当起重机到达指定位置后,夯锤就应下落到夯点的位置。5)当测量锤顶高程时，若有坑底倾斜而造成夯锤歪斜的现象出现,应及时将坑底填平。6)夯锤开始起吊慢慢达到预定高度,之后再打开脱钩装置,然后等夯锤脱钩慢慢垂直落下后,再缓慢放下吊钩。7)待重复完第5～第7步骤后，第一遍夯击就全部完成。8)填平夯坑堆,测量场地高程。重复1)～8)步骤，夯击全部夯点，并完成相应的遍数。最后一步就是用降低能量进行满夯,夯实场地表层松土，测量场地高程。之后，综合检测判定强夯处理效果。

3.2 注意事项

1)全面检查起重机、滑轮组及脱钩器的情况,并进行试吊，以确保正常施工。2)完成一遍夯击后，需要对场地平均下沉量进行测量，并做好相应的记录。3)保持匀速起吊夯锤,不得在高空中长时间停留,严禁急升猛降，要防锤脱落。完成作业后，夯锤需要落回到地面。当夯锤起吊时，以臂杆和夯锤为中心的周围15 m范围内禁止站人。4)若在50 m范围内，有建筑物存在，则不适用强夯法施工。5)在干燥天气进行作业时，宜洒水降尘。6)当天气出现大风，且风力大于5级时,为避免机械倾倒，确保财物与人身的安全，应立刻停止作业。7)当遇到雨季时,要及时排除夯坑内或夯击过场地的积水。回填土时，要把土压实，且土堆要略高于周围地面。这样做的目的在于防止坑内的填土吸附过多的水,而出现橡皮土的现象。8)完成强夯之后,待孔隙水压力消散一段时间后，再对施工情况进行检测。一般说来，检测点的数量不应少于3个。

3.3 存在问题及措施

1)为使地面不出现隆起或翻浆现象，根据不同的土层、不同机械调整夯点间距、落距及夯击次数。2)当遇到易翻浆的饱和粘性土时，可在夯点下一次铺成或分层铺填碎石垫层，以利消散孔隙水压。3)尽量错开雨季施工。若必须在雨季施工时，则要挖排水沟，建立水井。要保证地面不得有积水，减少夯击次数，扩大孔隙水的消散时间。4)避免于软弱夹层地区采用强夯加固地基，若非用不可，应加大夯击能量。

4 质量检测

根据强夯法原理，从本质上看，强夯法是一个能量的转化过程。整个转变过程如下：机械能→夯锤重力势能→冲击能(冲击能作用于地基土中)→地基土的内能。完成上述能量转化后，最终实现地基土加密强度提高的目的。所以，强夯施工过程的监测就显得尤为重要。在施工时，除了严格执行施工具体步骤外，还要重视监测,强夯施工全过程，从以下方面着手：

1)全面检查夯锤的质量。包括夯锤的重量、夯锤地面的平整度。若发现夯锤质量有问题，就要及时更换夯锤或调整施工参数，以确保强夯法的最终加固效果。2)在施工全过程中，要详细记录各项强夯施工参数。这样做是为了在施工结束后，进行质量检验时，可以为施工参数的改进，提供相应的依据。

5 加固效果评价

施工结束后，进行了室内试验和现场原位试验，并对比了强夯前后的试验数据，最终得出结论：经强夯处理后，地基土承载能力有显著提高。强夯前地基土的承载能力不均匀，其最大值仅为190 kPa，而最小值则小于105 kPa。依据标准贯入试验所确定的地基承载能力，强夯强的地基很明显不能成为高速公路路基。强夯后，地基承载力变得均匀，其最小承载力上升到235 kPa，可以满足荷载等级要求。依据旁压试验的试验指标值，强夯后的临塑荷载值最小达到了497.55 kPa，这一能力足以满足承载力要求。由此可知，强夯方法提升地基承载能力的效果极为明显，能满足高填方路、高速公路路基承载力要求。

6 结语

我们可以发现，比起其他地基处理方法，强夯法有着突出的特点，除了可获取一定的经济效益外，它还可以降低整个工程的成本。科学组织，充分发挥强夯法的效果，所建设的公路就能达到路基标准，满足现代公路的需求。看到强夯技术得以在公路工程中广泛应用，相信未来，它必定会在高等级公路工程中发挥更大的作用，取得更大的发展。

[1] 周晓玺,伍 洲,黄 媛.高速公路软基处理应用的强夯法施工分析[J].城市道桥与防洪,2015(8)：25-27.

[2] 李 蕾.强夯法在高速公路软弱地基中的运用研究[D].南京：南京大学,2014.

[3] 窦志刚.强夯法加固无粘性土的动应力传播规律试验研究[D].济南：山东大学硕士学位论文，2012.

On exploration for compaction consolidation in road foundation construction

Wang Ruixiang

(ShanxiMechanisationConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering cases, the paper introduces the needed equipment and parameter design for the compaction consolidation in the road foundation construction, illustrates its procedure and precautions, evaluates the consolidation effect, and points out the compaction method can promote the loading capacity of the foundation and meet the loading demands for the roadbed of highfill roads and expressways.

road, foundation, dynamic compaction, consolidation

2015-08-22

王瑞香(1978- )，女，工程师

1009-6825(2015)31-0076-02

U416.1

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