淺談強(qiáng)夯法在市政道路軟弱地基處理中的應(yīng)用

陳元雄

（福建開輝市政建設(shè)有限公司， 福建 福州 350000）

0 前言

強(qiáng)夯法是地基處理過(guò)程中經(jīng)常運(yùn)用到的一種施工方法，并且強(qiáng)夯法可以廣泛的應(yīng)用在許多種類地基的施工中，例如軟弱地基、碎石土地基、黏性土地基、粉土地基以及砂土地基的施工中能夠得到良好的應(yīng)用效果。強(qiáng)夯法可以提升地基的強(qiáng)度并減少壓縮性，除此之外還可以將地基中讓的濕陷性以及抗振動(dòng)液化性，因此強(qiáng)夯法有廣泛的應(yīng)用范圍。雖然強(qiáng)夯法雖然有諸多優(yōu)點(diǎn)但是在處理飽和度較高的黏性土壤地基時(shí)效果不甚理想，因此，強(qiáng)夯法的應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，并加以完善，以保證市政道路軟弱地基處理中能得到高質(zhì)量的施工。

1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法還被稱為動(dòng)力團(tuán)結(jié)法或壓實(shí)法，在施工過(guò)程中將夯錘起吊至一定高度，然后使其自由落體對(duì)地基形成沖擊，反復(fù)如此就可以夯實(shí)地基，并且能夠?qū)⒌鼗膲嚎s性進(jìn)行降低將地基的強(qiáng)度提高[1]。強(qiáng)夯法自從1969 年在法國(guó)被成功應(yīng)運(yùn)于地基處理后，基于這種方法的自身優(yōu)點(diǎn)，開始在國(guó)外被廣泛接受，并被許多學(xué)者作為研究的對(duì)象。在1974 年由英國(guó)工程師協(xié)會(huì)召開的基礎(chǔ)會(huì)議上，Menard 本人對(duì)這種方法作了更加系統(tǒng)的介紹，為強(qiáng)夯法的運(yùn)用奠定了理論基礎(chǔ)。從那以后，國(guó)際性的和地區(qū)性的基礎(chǔ)工程會(huì)議上，關(guān)于強(qiáng)夯法在實(shí)際中的應(yīng)用這個(gè)話題被越來(lái)越多的學(xué)者提及和探討，他們經(jīng)過(guò)各種試驗(yàn)和理論研究先后發(fā)表了很多關(guān)于強(qiáng)夯法的學(xué)術(shù)論文，為強(qiáng)夯法在實(shí)際中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)，同時(shí)使已有的理論得到了豐富的完善。我國(guó)于1978 年9 月開始對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行研究，之后在塘沽展開了對(duì)粘土地基強(qiáng)夯加固的實(shí)驗(yàn)研究。1979 年6 月，這項(xiàng)技術(shù)在河北省廊坊與山西省陽(yáng)泉開始被應(yīng)用于具體工程，分別對(duì)輕亞粘土、粉細(xì)砂地基和黃土質(zhì)砂粘土填方地基進(jìn)行了加固處理。這是我國(guó)最早采用這項(xiàng)技術(shù)處理地基的成功案例。隨后在東部各省份中得到進(jìn)一步推廣，并取得了顯著的效果，為國(guó)家優(yōu)化了資源，節(jié)省了大量的工程費(fèi)用。但是由于早期技術(shù)程度的欠缺，強(qiáng)夯法施工的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些較為突出的問(wèn)題，抗剪強(qiáng)度的喪失、稍顯不足的壓實(shí)強(qiáng)度以及承載力，土壤便面會(huì)出現(xiàn)類似與橡皮的表層土，這些問(wèn)題在很大程度上都能夠?qū)Φ鼗奶幚砉ぷ鳟a(chǎn)生一定的影響。隨著人們不斷的應(yīng)用強(qiáng)夯法，強(qiáng)夯法的施工技術(shù)也得到了顯著的提升，在進(jìn)行公路地基處理的過(guò)程中，用強(qiáng)夯法結(jié)合人工排水的方式實(shí)現(xiàn)壓力的充分消散，使土體更加固結(jié)，在通過(guò)碎石石塊的回填能夠是將軟土良好的排開。這樣的施工目的就是為了有效結(jié)合軟土以及砂石樁，但是由于強(qiáng)夯法在施工過(guò)程中會(huì)發(fā)出很大噪音，只能實(shí)用用公路的地基處理工程中，以此來(lái)提升公路地基的穩(wěn)定性，避免發(fā)生沉降。

2 強(qiáng)夯法的工作原理

對(duì)于非飽和土壤地基時(shí)應(yīng)用強(qiáng)夯法，壓密工作是我們必須要做好的，是由于在處理時(shí)土壤會(huì)形成一種液化的狀態(tài)，夯擊對(duì)土壤造成的振動(dòng)甚者和爆破的效果沒(méi)有差別[2]。對(duì)于飽和黏性土這種土壤地基時(shí)，強(qiáng)夯法的應(yīng)用效果并沒(méi)有過(guò)于明顯，首先要將土壤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，迫使土壤產(chǎn)生孔隙水壓力，以此形成一個(gè)排水通道。換而言之，對(duì)軟土地基運(yùn)用強(qiáng)夯法最重要的原理就是通過(guò)夯錘的自由落體產(chǎn)生巨大沖擊力來(lái)夯實(shí)地基。土壤會(huì)受到來(lái)自夯錘的上下沖擊形成的能量波，也就是我們經(jīng)常說(shuō)的守恒定律，當(dāng)夯錘下落的一瞬間會(huì)把重力轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，夯擊地面時(shí)重力會(huì)形成兩部分的動(dòng)能。首先，夯錘對(duì)地面的沖擊摩擦?xí)纬梢欢康臒崮埽簿褪呛诲N形成的振動(dòng)形成剪切波，壓縮進(jìn)行傳播。其次是夯擊時(shí)會(huì)有聲波向四周傳遞。強(qiáng)夯法的工作原理就是用較大的壓縮波形成的液相運(yùn)動(dòng)提升水的壓力，使土壤中顆粒產(chǎn)生錯(cuò)位，將提壤地基的骨架進(jìn)行解體，最終通過(guò)剪切波是土壤中的顆粒達(dá)到一種相對(duì)密實(shí)的狀態(tài)。

3 強(qiáng)夯法在市政道路中的應(yīng)用

3.1 試夯

在市政道路地基處理中應(yīng)用強(qiáng)夯法是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，試夯是地基處理過(guò)程中第一個(gè)環(huán)節(jié)，試夯完成后才可以進(jìn)行相應(yīng)的弱夯和強(qiáng)夯，整個(gè)過(guò)程有條不紊地進(jìn)行才能夠保證整個(gè)地基工程的質(zhì)量[3]。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)市政道路的軟土地基實(shí)際情況，在強(qiáng)夯法應(yīng)用之前就需要對(duì)強(qiáng)夯的有效加固深度、夯擊能、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、間隔時(shí)間、夯擊點(diǎn)布置和處理范圍等相關(guān)參數(shù)及指標(biāo)的確定，選擇較有代表性的地基進(jìn)行區(qū)域試夯，并嚴(yán)格比照，校驗(yàn)整個(gè)強(qiáng)夯施工的相關(guān)參數(shù)與各個(gè)指標(biāo)的準(zhǔn)確性。如試夯結(jié)果不能夠充分符合標(biāo)準(zhǔn)，就需要將強(qiáng)夯法相關(guān)參數(shù)以及各個(gè)指標(biāo)作出合理的適當(dāng)調(diào)整，通過(guò)分析對(duì)比法將整個(gè)施工方案予以確認(rèn)，確保施工質(zhì)量。

3.2 平整夯實(shí)場(chǎng)地

在進(jìn)行市政道路地基的強(qiáng)夯施工之前需要對(duì)各個(gè)地基的地面地形進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)估，將夯錘的地面高度進(jìn)行確認(rèn)，利用相關(guān)施工設(shè)備例如推土機(jī)，對(duì)整個(gè)地基成面進(jìn)行整平施工[4]。以整個(gè)市政道路地基的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，將市政道路下方的管線位置及周邊構(gòu)筑物安全距離進(jìn)行明確標(biāo)明，進(jìn)行強(qiáng)夯的位置必須避開地下管線及地下支護(hù)等設(shè)施。設(shè)計(jì)好相應(yīng)的施工應(yīng)急預(yù)案，避免對(duì)市政道路進(jìn)行強(qiáng)夯而對(duì)地下管線、周邊構(gòu)筑物等設(shè)施造成不必要的破壞。

3.3 墊層以及降水處理

在表層為細(xì)土顆粒并且地下的水位相對(duì)較高的地基強(qiáng)夯施工時(shí)，要在設(shè)置2～4m 的墊層以此來(lái)提高強(qiáng)夯的效果，選擇相對(duì)較軟的材料作為墊層。而強(qiáng)夯在很大程度上很受地下水高度的限制，因此要將地下水位進(jìn)行認(rèn)為降低，確保強(qiáng)夯中地面硬度以及距離這些因素可以滿足施工要求，保證施工過(guò)程中各個(gè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)正擦很難過(guò)，杜絕夯坑積水的問(wèn)題發(fā)生。

3.4 強(qiáng)夯

由淺到深鞏固法是市政道路施工軟弱地基應(yīng)用強(qiáng)夯法應(yīng)該遵循的原則。首先應(yīng)當(dāng)對(duì)深層的土質(zhì)進(jìn)行鞏固，隨后對(duì)中深度的土質(zhì)進(jìn)行鞏固，最后才是地基表層的土質(zhì)鞏固。依照該原則，結(jié)束了最后一遍的強(qiáng)夯時(shí)，就需要推土機(jī)填平夯坑，也正是因此，市政道路軟弱地基表層的土質(zhì)相對(duì)疏松。除此之外，由于進(jìn)行強(qiáng)夯會(huì)出現(xiàn)較為明顯的劇烈振動(dòng)，處理不當(dāng)會(huì)對(duì)周圍已經(jīng)夯實(shí)的地基產(chǎn)生不小的影響，會(huì)嚴(yán)重影響到市政道路軟弱地基強(qiáng)夯的質(zhì)量。并且，在對(duì)夯實(shí)地基進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候如出現(xiàn)表層地基夯實(shí)效果不如下層夯實(shí)效果則說(shuō)明該區(qū)域的地基夯實(shí)工作沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)效果。因此，為了解決這一技術(shù)性難題，需要在最后一遍夯實(shí)之后進(jìn)行二次低能量夯實(shí)。

相較于松散的土質(zhì)來(lái)說(shuō)，強(qiáng)夯會(huì)引起較為嚴(yán)重的變形情況發(fā)生，強(qiáng)夯的工作難度也相對(duì)增加。在這樣的情況下，市政道路地基中表層土在整個(gè)強(qiáng)夯過(guò)程中就顯得尤為重要，也是整個(gè)松散土質(zhì)夯實(shí)過(guò)程中的主要支持力層。在過(guò)去以往大量的實(shí)際施工中，不達(dá)標(biāo)的支持力層會(huì)引起很明顯的不均勻下沉，所以說(shuō)做好表層土的處理工作是整個(gè)松散土質(zhì)夯實(shí)過(guò)程中最重要的一個(gè)工作環(huán)節(jié)。在施工需求可以被小夯錘滿足的情況下應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇小夯錘進(jìn)行夯擊，并確保滿夯頻率的提升，是市政道路軟弱地基的夯實(shí)質(zhì)量得到充分的保證。

4 結(jié)語(yǔ)

本文就強(qiáng)夯法在市政軟弱地基中的應(yīng)用作出探究，闡述了何為強(qiáng)夯法，并分析出強(qiáng)夯法的工作原理，提出了若干強(qiáng)夯法在市政道路軟弱地基中的實(shí)際應(yīng)用方法，以望參考。