淺議強夯法處理公路軟土地基應用

摘要：通過實際工程試驗對強夯加固工作原理及設計中的一些參數在實際施工中的應用做了簡要介紹。

關鍵詞：強夯法 處理 公路 軟地基 應用

強夯法又稱固結或動力壓實法。這種方法是反復將重錘提到高處使其自由落下夯擊地基，從而提高地基承載力，壓縮性得到降低的方法。

20世紀60年代末期，強夯法在法國工程師路易斯·梅納（Louis Menard）的倡議下開始應用于工程建設中。開始時僅用于處理砂土和碎土地基，后來由于施工方法的改進和排水條件的改善，逐步應用到細粒土地基。強夯法由于具有加固效果好、適用土類廣、設備簡單、施工方便、節省勞力、施工期短、節約材料和施工費用低等特點，很快就傳播到世界各地。我國在70年代后期開始采用此項技術應用于工程建設中，并開始在天津、河北、山西等地進行試驗研究，取得較好的效果，后來很快在全國各地推廣開來。強夯法適合處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高地基的強度、降低其壓縮性，還能改善其抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。

1 強夯法的加固工作原理

強夯法處理軟土地基是利用夯錘自由下落產生的沖擊波使地基密實，這種沖擊引起的振動在土中是以波的形式向地下傳播的。如果將地基視為彈性半空間體，則夯錘自由下落過程，也就是勢能轉換為動能的過程，即隨著夯錘的下落，勢能越來越小，動能越來越大，在落到地面以前的瞬間，由勢能轉化為動能，夯錘夯擊地面時，這部分動能除一部分以聲波形式向四周傳播，一部分由于夯錘和土體摩檫而轉變成熱能外，其余的大部分沖擊動力則使土體產生自由振動，并以縱、橫波及表面波的波體系聯合在地基內作用?？v波大部分通過液相運動，使孔隙水壓力增大，同時使土顆粒產生錯位，土體骨架解體，而隨后的橫波使土顆粒處于更密實狀態，表面波的豎向分量起到松動土的作用，而其水平分量可使土得到密實。

2 強夯法的設計

采用強夯技術進行地基加固處理，在實際工程中已得到廣泛的應用，但至今尚無一套非常完整的設計與計算方法，目前通常是針對工程實際情況，根據工程的地質條件和適用要求及以往施工經驗，初步選定設計參數，再通過現場試驗進行驗證和必要的修改后，最終確定出適合土質條件的設計參數。強夯法的主要參數包括有效加固深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、間隔時間，夯擊點的布置等。

3 工程實例

以丹拉公路張家口高速公路D標段為例，該合同段地質為大量的黃土狀亞粘土，其具有垂直結理大孔隙特征，有一定的濕陷性，根據施工技術規范要求消除土的濕陷性、土的液化、提高地基的承載力。選K63+200～K63+500及K74+150～K74+450段作為試驗路，采用2000KN·M的夯擊能進行強夯，以確定設計參數。

3.1 強夯的工藝流程

施工工藝清理整平好場地，測量地面整平后的高程，夯前檢測選用2000KN·M的夯擊能并做下列試驗:標準貫入試驗、含水量、天然容重、干容重、空隙比、液限、塑限、塑性指數、液性指數、壓縮試驗、飽和度、濕陷系數等。按行距、間距均4.5m呈正方形布置夯擊點，保證外側夯擊點在路基填方坡腳以外，夯點布置示意圖見附圖3-1。

在夯擊能段設置兩處白灰樁，分別距夯擊點1.75m與2.25m處，并測量其位置坐標。待夯擊結束后再測量該石灰樁坐標，得出的數據用于確定最佳夯擊點間距。在距夯點每5m設置8φ28長1.8m鋼筋（80cm埋地下其余外露以便施工中觀察），在夯錘落地是觀察夯擊振動影響情況，以便給設計提供有效的實際參數。擺正夯機對準設計夯點位置，將裝有自動脫鉤裝置的夯錘提到設計高度，使夯錘自由落下，夯擊設計夯擊點，重復上述步驟，直到最后兩擊的夯沉量≤5cm，作好施工原始記錄，記錄下每次夯擊的下沉量，每一夯擊點的夯擊能的夯擊次數。強夯采用隔排跳打法，夯完一排后隔一排再夯下一排夯擊點，直到完成第一遍點夯，用碎石土將夯坑填平。靜置72小時后，挖5~6m深的探坑，觀測夯擊情況，將每個1m取樣分析。夯擊1～2周后，估計孔隙水充分排完后進行第二遍夯擊，直到最后兩擊的夯擊沉降量≤5cm，并保證夯擊點周圍沒有明顯的沉降現象。

第二遍點夯完后，用碎石土將夯坑填平，靜置72小時以上，重復上述檢測步驟，作夯后檢測，見下3-2表：

其結果和夯前檢測數據相比較，是否達到設計圖紙和規范的要求，點夯擊完后，靜置72小時以上，用碎石土將夯坑填平，然后進行搭夯，錘印搭接1/2。（土工試驗結果統計表）

3.2 強夯完成后的處理

強夯結束后先用拖式羊足碾對表面進行補壓，使強夯的表層和松散的部分得到壓實處理，使其達到無翻漿，無明顯輪跡現象，然后用光輪壓路機進行碾壓封面。

4 結束語

從以上表中數據及強夯的過程可以看出3-5m（按夯坑底面起算）土的濕陷性基本已消除，壓縮模量在8.1-14.8MPa之間，5m以下土層局部仍具濕陷性，壓縮模量在7.21-15.4MPa之間，從以上分析可以得出地基經強夯后從夯面起算6米以上消除濕陷性，壓縮模量8MPa以上，承載力標準值不小于200KPa，2000KN·M夯擊能經二遍夯后基本滿足設計要求?？梢赃_到設計要求，能用于大面積施工中。本次試驗可得出強夯施工能有效的消除濕陷性及提高地基承載力，為濕陷性黃土段處理提供了較為可靠的施工方案。