強夯法加固公路地基的設計方法研究

楊 永 波

(山西運城路橋有限責任公司,山西 運城 044000)

0 引言

地基處理過程中強夯法可謂是極其重要的技術手段，其作用巨大，應用效果顯著，強夯法在地基處理過程中的應用不僅可以提高地基強度，還能降低地基土體的壓縮性。近幾年來，其應用范圍不斷拓展，主要適用于鐵路以及公路等建筑行業。基于此，本文有效參考相關專家學者的研究結果，提出強夯法加固公路地基的具體方式，探討了相關的設計方法，以期為其他研究人士提供借鑒。

1 強夯法在公路地基加固處理中的應用

1.1 明確強夯法加固公路地基夯擊次數

強夯法在土地加固過程中的應用，其夯實能通常會由地表逐步蔓延至地下，與此同時，向周邊區域拓展，夯擊次數的增加不僅可以提高土體的加固效果，還能延伸其深度范圍，由此可見，夯擊次數對于公路地基的加固深度具有一定的影響。對某工程所應用的強夯法加固處理方式為例進行分析，可知此工程運用2 000 kN·m單擊夯擊能，即可對10 m深的土地進行有效加固，將夯擊次數控制在5次以內，土體地基加固效果良好，加固效果可達到80%。

強夯法加固公路地基次數的確定，必須結合土體性質，制定最為適宜的夯實方案。針對較為常見的地基土體可運用點夯兩遍至三遍的方法，對于滲透性能相對較差的土體，那么夯擊次數可相應增加，以確保公路地基加固效果。在以上夯擊工作完成后，還應當以低能滿夯的方式，使土體加固效果達到最佳，再通過輕錘多次的方式，保證夯實過程的有效性以及科學性[1,2]。

1.2 確定夯擊能的大小

夯擊能的大與小將直接影響土體加固效果，還能影響土體加固深度，通常情況下，夯擊法的應用質量，會受夯擊次數以及夯擊能大小的制約，夯擊能值越大，那么地基加固效果越顯著，夯擊能大與小的確定，需要結合實際的施工情況，掌握機械設備的運作效率。對以往的工程實踐進行分析和總結，而后發現若想保證加固深度的有效性，就要確定最為適宜的單擊夯擊能，施工環節選擇性的加大單擊夯擊能，但不可對土體結構造成破壞。單擊夯擊能的大小選擇，需要首先明確強夯有效加固深度，而后結合工程地質條件，參照相關的施工標準以及制度規范，做好預先現場實驗，以確保地基夯擊功能的有效性。

1.3 選擇最為適宜的夯錘形狀

夯錘形狀可從橫截面以及縱截面兩個方面進行探討。夯錘橫截面的形狀指的就是錘底形狀，主要有方形以及圓形兩類，方形錘的夯點相對簡潔，其缺點主要體現在使用過程中需要具備使用導向，應用過程較為繁雜。圓形錘的每個夯點都可精準落入到坑位之中，使用過程較為便捷，它的應用也存在不足，易受地形形狀的制約，布置過程中僅能運用梅花形。方形錘的應用可彌補圓形錘的缺陷，因此，在利用強夯法的過程中，需要結合實際的施工需求，選擇最為適宜的夯錘形狀，以保證土體加固效果。

夯錘縱截面形狀較為多樣，通常情況下可分為臺球形、平底形以及彈頭形三類，彈頭形以及臺球形的夯錘形狀與地基的接觸面積較小，這一過程中地基土體的沖量較大，與平底形相比其加固效果更加顯著。

1.4 確定橫截面積以及邊長

夯錘底面積大小將一定程度的影響夯錘對于地面的沖擊壓力，如若夯錘底部面積較大，那么其貫入力就較小，相應的夯擊次數也會有所增加。這一情形下，夯擊處理過程中的橫向范圍也將有所拓展，相反亦同樣如此，所以，工程施工環節，需要擇選最適宜的錘底面積，結合地基土體的形狀等各類因素。土地性質存在差異，那么最終錘底面積也會有巨大差別。通常情況下，公路路基單位面積受力較大，地基土體加固效果也就越好?；诖?，公路地基土體加固處理過程中，可有效運用底面積較小的夯錘，保證土體加固效果，除此之外，也可運用底面積較大的夯錘完成施工任務，再二次利用底面積較小的夯錘而進行夯實作業，方案選擇需要結合施工具體情況以及土體性質等等，大大提高施工效果[3,4]。

1.5 夯錘上的錘孔

夯錘之上布有多個錘孔，借助錘孔可以一定程度的增強強夯加固效果，錘孔大多處于夯錘底面位置，其主要作用為貫通上下排氣孔，利于氣體排除，此氣體多為坑底內部的空氣。錘起之時應減小吸力，這樣可有效避免出現提錘困難的情況，傳統的施工模式下，所運用的夯錘錘孔均較小，易出現堵塞問題。最近幾年來，隨著技術水平的不斷提高，對夯錘而進行改良以及優化，垂孔直徑范圍得以擴大，多處于25 cm～30 cm之間，其應用優勢更加顯著，提高了加固效果。

1.6 結合地基土體性質，選擇最適宜的夯實方式

強夯法在公路工程施工建設中的應用極其廣泛，通常情況下此方法可用來加固砂土、碎石土以及粘土等等，此外，還普遍應用于人工填土地基以及濕陷性黃土等各類情況下。值得一提的是，強夯法的運用有必要結合公路地基的土體特性，選用最為適宜的夯實方式，比如，明確土體的初始密度、飽和度以及滲透能力，即便同種類型的地基土，如若其深度不一，那么其力學性質也會有所不同，物理性質同樣具有較大差異，在利用強夯法對公路地基進行加固處理的過程中，其最終目的是為了增強土體的密實度，提高自身強度，削弱地基土體的壓縮性。

除了以上幾項要素，在應用強夯法加固公路地基的過程中，也應從其他次要環節入手，例如，測試時間的確定以及錘體靜壓力的控制等等。發揮強夯法的應用優勢，保證加固深度，提高加固效果。

2 強夯法夯擊能量與公路地基的加固效果之間的關系

單擊夯擊能的大小等同于落距和錘重的乘積，若想保證地基加固效果，就要相應的增加落距以及錘重，而單擊夯擊能的大小則要有效考慮地基土體類型以及荷載能力等，結合施工過程中的加固深度，確定最為適宜的夯擊能量，需要根據現場的施工情況予以確定，組織試夯實驗，以保證夯擊能量的合理性。

夯擊能還可細分為單位面積夯擊能和總面積夯擊能，每種土質的總面積夯擊能均有所不同，對于飽和土體地基來講，一般情況下都會進行多次夯擊，每次夯擊行為都會存在一個極限夯擊能，這一極限夯擊能主要指的是在土體自重相等、空隙水壓力相等的情況下所體現的夯擊能；對于細粒土來講，通常要將夯擊能定位在1 500 kJ/m2～4 100 kJ/m2；對于粗粒土來講，則要將夯擊能定位在1 000 kJ/m2～3 100 kJ/m2。

確定夯擊能的過程中，需要從全局性的角度入手，充分考慮各方面的因素，其一，注意每次夯擊都要保證一定的夯沉量，如若夯沉量過小，那么最終地基土體加固效果將很難得到保證。其二，夯坑坑邊土體起量應當盡可能減少，與地基土體夯沉量相對小，只有這樣才能最大程度的保證擠密效果。其三，夯坑深度不可過深，過深將會增加提錘過程的難度。

3 結語

工程施工過程中常涉及土地地基加固處理相關的工作，而這一環節強夯法發揮了巨大作用，應用強夯法時，需結合土體性質，明確土體夾層以及厚度等各類要素，并全面考慮路堤荷載能力以及實際高度等等，確定以上因素給強夯法加固效果所帶來的影響，以此為基礎，做好強夯法加固地基的設計工作，從經濟性角度進行探討，提前做好現場試驗，保證設計方案的科學性以及適用性，使地基加固處理效果達到最佳狀態。最后，希望筆者的分析以及探討為相關的研究人士帶來借鑒以及參考。