市政道路施工中強夯法的應用解析

摘要：在市政道路施工中，通常會出現軟土層，這時需要采用加固處理，才能滿足地基使用要求。目前，在市政道路地基處理中常用到強夯法，能夠對軟土地基有良好的處理效果，有效提高了地基的堅固性能。文章就強夯法在市政道路施工中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：市政道路施工；強夯法；軟土地基；地基施工質量；地基穩定性 文獻標識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2015）09-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0802

強夯法是目前市政道路施工中普遍采用的技術，能夠對軟土地基有良好的處理效果。目前，隨著市政道路施工規模不斷擴大，遇到的軟土層也相應增加，這時需要用到強夯法，才能實現軟土層的處理效果。夯實次數及夯實深度須根據施工要求而定。本文就市政道路施工中強夯法的應用進行如下分析：

1 強夯法在軟基固定中的基本原理

1.1 動力密實

這種原理應用的主要對象為粗顆粒土層、多孔隙土層等，主要通過大重量的重錘，對該土層產生較大的沖擊力，使土壤結構變得更加密實，從而提高了地基的堅實性能。強夯法處理軟土地基時，重要的部件是重錘，重量在10～40t之間，可以根據施工需要及時調整，選用合適的重量。重錘在起吊裝備的作用下，被提到10～40m的高度，然后自由落體運動，這中間會產生巨大的重力勢能，作用在軟土層上，土層中的微小顆粒受到巨大沖擊，相互擠壓，從而實現了夯實效果。在軟土層中，土壤顆粒形狀具有多樣化的特點，除了具有圓形之外，還具有橢圓形及片狀形狀，由于這多種形態同時存在，在重錘巨大沖擊力作用下，它們便產生較大的相對位移，進而相互擠壓在一起，實現了夯實效果。

1.2 動力固結

這種夯實原理主要應用在細微顆粒中。由于土壤顆粒微小，當受到巨大沖擊力時，原先結構容易破壞，形成新的裂縫，進而將其中的水分排出，實現土層動力團結的目的。這種原理主要利用土層細微顆粒，在巨大沖擊的作用下容易變形的原理，變形之后改變了其原來的狀態，將水分排出，使顆粒之間的間距更小。這種技術在強夯法中被最早接受，由于能夠對土層細微結構進行有效處理，所以在目前市政道路施工中被廣泛應用。動力固結具有三種作用系統，以下就分別介紹：首先，土層的變化壓縮。在軟土層中，具有較多的土壤細微顆粒，這種顆粒透性較差，不容易變形，所以使用常規的軟基施工技術，不能起到加固作用。動力團結原理利用重錘被提升之后所擁有的巨大沖擊力，作用在細微顆粒上面，使其結構發生變化，同時產生細微裂縫，將其中的水分排出，從而減小了軟土層的含水量，使地基得以加固。在該過程中，重錘的沖擊力是瞬間作用在細微顆粒上的，所以該顆粒在短時間內發生變形，排出水分，使相互之間的距離更小。其次，能夠在局部范圍內液化土層。重錘巨大的沖擊力作用到軟基土層中之后，細微顆粒便會出現變形，隨著沖擊次數增加，變形程度也隨著增加。在微小顆粒變形過程中，其內部的空氣及水分也往外排出，于是孔隙之間的壓力便不斷增加，當沖擊到一定程度之后，沖擊力和孔隙壓力達到平衡，這時液化程度也達到最大值，細微顆粒之間的距離也達到最小，也就實現了軟基固定。但需要指出的是，這種液化土層是在局部范圍之內，并不在整個土壤層面上。再次，土層滲透性發生變化。由于土壤具有一定孔隙，里邊具有水分及空氣，當受到重錘沖擊時，孔隙結構發生明顯變化，水分及空氣也隨著排出，同時也形成側向壓力。在重錘開始沖擊時，沖擊力小于側向壓力，所以孔隙水壓力也較小，當沖擊次數增加，該力也逐漸增加，原先的孔隙逐漸閉合，停止錘擊后，土層中的水分及空氣又形成新的動態平衡。最后，土層觸變恢復。軟土地基在巨大沖擊力作用下，強度逐漸下降，土壤顆粒的液化程度也逐漸下降，當降低到最小值時，便出現液化水，順著新形成的縫隙中流出，土層也實現了觸變恢復。

1.3 動力置換

這種作用原理具有兩部分：其一為樁式置換，其二為整式置換。前者是指在軟土地基中添加新的涂料或者其他材料，然后采用重錘巨大的沖擊力，將它們擠到軟土中，從而實現了軟基加固目的。而后者使在軟土層中加入大塊的碎石，也利用巨大的沖擊力，使二者黏合在一起，實現加固效果。這兩種原理共同之處為，都采用新的土材料或者碎石，利用沖擊力擠壓到軟土當中，實現地基加固效果。碎石和軟土之間是通過碎石內部的摩擦力來維持的。

2 強夯法在市政道路中的應用

2.1 應用工藝

目前，強夯法在不同國家使用標準也不一樣，如美國及歐洲一些國家，通常采用大噸位的起重機，重錘質量大，在軟土層處理中能夠發揮更好的穩定性。這種起重機為履帶式，所以具有較高的穩定性，并且使用方便。在日本，通常采用輪胎式起重機，重錘質量不等，也具有良好的使用效果。目前，我國在市政道路軟基處理中，通常采用小噸位的起重機，重錘質量也較小，常在10～40t之間。為了提高施工穩定性，還需要附加滑輪，才能起吊重錘。

我國市政道路施工中，在軟基土層處理時，通常利用滑輪將重錘起吊到一定高度，形成一定重力勢能，再自由落下，實現對土層的沖擊。具體過程為：在起重機的一端拉好鋼絲繩，繩子一端固定脫鉤器，然后將重錘掛在鉤子上，拉動滑輪，使重錘上升到預定高度。這時利用鋼絲繩將脫鉤器拉轉，使鉤子和重錘向分離，重錘脫落后由原先的重力勢能轉變為巨大動能，對土層產生巨大的沖擊力，進而完成一次沖擊。在重錘起吊及落下時，一定要做好安全措施，如果發現起重機臂桿一段出現傾斜，應在另一端用輔助門架支撐，以達到平衡。另外，在施工之前，需要對脫鉤器嚴格檢查，以保證其靈活的操作性能。

2.2 夯實效果檢測

利用強夯法對軟土地基處理完成之后，需要采取及時檢測，使處理結果符合施工標準。這種檢測過程通常稱為一個間隔過程。間隔時間因不同的強夯原理，也存在較大差異。如當軟土地基的主要成分為沙土或者碎石土層時，間隔時間應控制在7～15天；當軟土層主要成分為黏質土壤時，間隔時間應控制在15～30天；當軟土地基應用置換地基的方式處理時，間隔時間應控制在30天左右。由于間隔時間不同，再加上夯實原理也各不相同，所以檢測方式也存在較大差異。常用的檢測方式為十字板試驗、荷載試驗及室內試驗等，應根據施工要求，采用合適的方法。

3 強夯法施工案例

3.1 工程基本概況

該道路位于某市東邊，長度為320m，寬度為42m，采用強夯法對軟基進行處理。在施工之前，對施工所在地的土質結構進行調查，制訂了三種軟基處理方案，分別為分層碾壓、砂石置換及強夯法。通過對這三者進行對比，最后決定采用強夯法。

采用15t的履帶式起重機，重錘重量為120kN，采用20mm厚度鋼板作為底部，面積為3.24m2，在捶底和錘面之間，隔著5根通氣管，以降低重錘的沖擊作用。

夯實參數的設置。在利用強夯法處理軟基時，需要實現制訂好夯實方案。本方案為，在每一個點用重錘沖擊8次，開始的5遍夯擊點在墻柱位置，使夯擊坑成為施工的基礎基坑。每次夯擊時重錘的提升高度不同，開始高，隨著夯擊次數增加，高度逐漸降低。

3.2 施工階段

首先，施工之前準備階段。做好起重機的啟動工作，檢查重錘及脫鉤器的運行情況。之后，根據施工方案確定夯點，同時設置4個水準點。其次，操作步驟。在夯擊時，需要注意順序，也就是說按照夯點誰許夯擊。選定一個夯擊點，安裝好起重機，將重錘掛在脫鉤器上，之后啟動滑輪，將重錘提升到制訂高度，同時拉轉脫鉤器，使重錘自由下落，對土層完成夯擊。這是一個夯擊循環，之后，按照施工規定，連續重復此操作，以完成軟土路基的夯實目的。在夯擊時，重錘處于平衡之后，才能拉轉脫鉤器，以免影響夯擊效果。為了提高夯實效果，在夯擊數次之后，將夯擊坑覆蓋上土層，再夯擊，使地基表層的土壤更加密實。

3.3 夯擊質量檢測

當夯擊結束之后，為了確保夯擊效果，需要組織專業人員檢測，確保符合施工要求之后，才算滿足施工要求。檢測指標主要有夯擊次數、每點的夯擊效果，并對地基的下沉深度進行檢測。此外，利用靜力觸探、旁壓試驗，對地基的抗液化性能進行檢測。

4 結語

我國市政道路施工規模不斷加大，對地基施工質量也提出新的要求。強夯法的使用，有效提高了地基的穩定性，從而從整體上提高了市政道路施工質量。本文就該技術在市政道路中應用進行分析，希望具有參考價值。

參考文獻

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作者簡介：成都（1983-），河南濟源人，河南省交通建設工程有限公司工程師，研究方向：道路橋梁。

（責任編輯：黃銀芳）