強夯法處理公路軟土路基施工技術應用研究

徐 彬

(貴州通力達公路工程監理有限公司銅仁分公司)

0 引 言

強夯法是公路工程軟土路基施工處理中較為常用的技術方式，其施工作用的機理為通過采用起重設備將重錘提升之后自由下落，產生非常大的沖擊能量作用在路基上，對軟土路基產生非常強的沖擊和震動，進而起到提高軟土路基強度，減小軟土路基壓縮性以及改善軟土路基液化條件的作用。強夯法的施工處理應用范圍廣，路基處理效果明顯，路基承載力可以得到顯著提高，而且施工機械設備簡單、材料用量少、作業工期短、處理造價相對較低，因而在公路工程施工中的應用非常廣泛。但是由于強夯法施工參數多，路基加固效果與施工工藝息息相關，為了確保軟土路基的施工處理效果，必須強化施工處理階段的各工序管理，以真正發揮強夯法的技術優勢，達到改良軟土路基的目的。

1 強夯作用機理分析

強夯法處理公路軟土路基主要是發揮動力固結加固作用，對公路路基進行強夯的作用主要有四個階段，第一階段是夯擊勢能轉化為強大的沖技能，對軟土路基的土體形成強制壓縮與振密;第二階段是土體出現液化與土體結構破壞，這一階段土體抗剪強度喪失;第三階段則是排水固結壓密階段，這一過程中土體裂隙有所發展，土體的滲透性改變，土體的強度提高;第四階段則是強夯之后一段時間的觸變恢復以及固結壓密，這一階段土體強度會繼續提高。同時在強夯施工中往往采用強夯置換施工處理方式，通過將碎石以及礦渣等物理力學性能相對較好的粗集料強行擠入路基中，發揮加固軟土路基的作用，并依靠置換擠密以及排水固結，形成碎石墩復合地基，進一步的提升路基的承載力，減小路基的沉降問題。

2 軟土路基強夯施工參數的確定

(1)有效加固深度的確定。進行公路工程軟土路基強夯加固處理方案設計，首先必須考慮強悍的有效加固深度，這也是影響夯擊能確定、夯點布置以及加固均勻性的關鍵因素。目前在工程施工中大多采用梅納經驗公式:H =(WH/10)0.5;公式中:H 為有效加固深度，m;M 為重錘重量，t;h為重錘落距，m。

(2)夯錘的選擇。由于夯擊能的高低對于公路工程軟土路基的強夯效果有著主導作用，如果夯錘太重、落距不足，有可能造成沖擊速度不夠，不足以破壞公路工程軟土路基的結構，難以取得應有的效果。如果夯錘太輕，即使沖擊速度較大，但是夯擊能有限，也難以取得較好的夯擊效果。因此在軟土路基施工中，對于夯錘重量的選擇，在路基加固條件允許而且具有相同提升機械能以及加固影響深度的情況下，盡量選擇使用重錘，控制夯錘單位面積的靜壓力在2.5～4.0 t/m2。

(3)單位夯擊能的確定。如果單位夯擊能過小，會造成軟土路基的加固效果較差，如果單位夯擊能過大，不僅會造成能耗的增加，而且也會對土體造成破壞，甚至形成橡皮土，降低土體的強度。因此，現階段在工程施工中，一般控制夯擊能不超過3 000 kN·M/m2。

(4)夯擊點的布置。對于公路工程軟土路基施工而言，由于一般是大面積的路基處理施工，因此在夯擊點的布置上往往采取等邊三角形或者是等腰三角形的方式進行布置。對于夯擊點之間間距的確定，則應該根據需要處理軟土路基土層厚度、軟土路基的具體土質條件、土質特性、透水性以及土層的含水量等綜合確定。需要注意的是，夯擊點間距并不是越小越好，如果夯擊點過密，很容易造成加固效應在淺處疊加形成硬殼層。一般在軟土路基工程施工中，夯擊點的間距控制在夯錘直徑的3 倍左右。

(5)點夯擊數與夯擊遍數的確定。單點夯擊數應該根據軟土路基強夯施工現場的夯擊次數與夯沉量關系曲線確定，一般控制最后兩次夯擊的平均夯沉量在50 mm 以內，控制單擊夯擊能量不超過100 mm，同時確保夯擊周圍地面沒有過大的隆起以及起錘困難的問題。對于夯擊遍數的確定，則應該根據軟土路基的土體性質來確定，一般情況下夯擊遍數在1～3 遍左右，最后再進行一遍滿夯，以對前幾遍的松土和表土層進行加固。

(6)夯擊間隔時間的確定。夯擊間隔時間是指強夯法兩次夯擊之間的間隔時間，在強夯法施工的整個過程中，在夯擊能作用下，軟土路基中的孔隙水壓力迅速的增加，達到飽和條件后土體液化，強度降低最低，停止夯擊以后，孔隙水壓力消散，軟土路基土體強度陡增，因此應該在夯擊不同遍數之間設置一定的間隔時間，為土體強度的提高提供時間。

3 強夯法施工作業管理

(1)試驗段的施工處理。對于在施工方案設計階段確定的單點夯擊能、單位面積夯擊能、夯擊次數、夯擊遍數、夯點間距、間歇時間等參數，在正式進行強夯施工作業之前必須進行試驗段的施工，以便于明確對于地基承載力、變形模量、有效加固影響深度的影響。試驗段夯擊點應該選擇在地質情況和土質的各項物理力學指標具有代表性的區域進行試夯。在試夯階段，應該全面的記錄試驗數據，并繪制夯擊數與坑底標高下沉量關系圖、空隙水壓力增量時間過程線、夯擊擊數與夯坑隆起體積關系曲線圖、單位面積夯擊能與地面平均沉降量圖、夯前夯后標準貫入擊數隨深度分布規律圖，通過數據曲線分析對強夯法施工設計參數進行驗證分析，并根據試驗分析結果制定正式的施工方案。

(2)強夯施工作業技術準備工作。在進行強夯加固軟土路基施工作業前，首先應該按照強夯設計平面圖中夯點的布置在施工作業現場進行測量放樣，并確定強夯的走行路線，對于可能影響到構筑物結構穩定的，必須提前開挖隔振溝。其次，挖除地表淤泥及耕植土，并對施工作業場地進行整平，可以采用壓路機適當碾壓，此外還應完善施工作業場地的臨時排水系統，以免地表水進入路基范圍內。之后按照計算分析的夯后變形量，預先鋪設粗集料或者是礦渣填料。

(3)強夯施工作業。在起重機就位以后，即可按照各項施工作業參數的要求對準夯點進行夯擊處理。在夯擊施工過程中，應該確保落錘平穩、夯位準確，如果出現坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應及時將夯坑采用石料或者是礦渣填平。整個夯擊施工作業順序采取梅花型順序夯擊，分段進行。在強夯施工作業過程中，應該合理安排施工節拍，確保施工夯擊施工連續進行。施工中應該確保不同遍數之間的規定的間歇時間必須足夠，在完成全部夯擊遍數之后，應該按照施工方案要求采用低能量“滿夯”，按照不少于1/4 的搭接面積，將場地表層土夯實，同時對夯后場地高程進行測量。

(4)施工質量檢測。為了確保強夯法處理公路軟土路基的實際效果，在強夯施工過程中，應該對夯擊次數、夯沉量、夯坑深度、開口大小、夯坑體積、場地隆起和下沉記錄、夯擊后場地的夯沉量、孔隙水壓力增長檢測、每批夯點的加固效果檢測、最后2 擊的貫入度等技術指標進行現場的控制。在完成強夯法施工作業之后，應該采用原位測試法和室內土工試驗法對夯擊處理的效果進行評價分析，原位測試主要是進行標準貫入、靜力觸探試驗、荷載試驗等取土試驗，主要是對土體的抗剪指標、壓縮模量、密度、含水量、孔隙比、滲透系數、濕陷系數等指標進行試驗檢測，確保處理后地基承載力以及穩定性滿足要求，同時對于不合格的區域應該采取相應的技術措施進行處理。

4 結 語

強夯法施工工序簡單、成本投入較少，是一種技術經濟性較好的軟土路基施工處理方法。在采用強夯法處理公路工程軟土路基的施工過程中，應該根據軟土路基的實際情況，合理的設計好強夯法的加固參數，強化施工工藝管理，以提高軟土路基處理質量，確保公路工程建設施工的順利完成。

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