強夯法在公路工程軟基施工中的應用分析

劉建民?朱建民

摘 要：在公路施工中，常常會遇到軟土路基，給施工帶來了一定的困難。由于外在和內在因素的影響，往往會出現沉降現象，削弱路基的質量。基于此，本文對強夯法施工技術進行了詳細分析，包括原理、方法等，希望能夠提高公路施工質量，促進公路事業的進步和發展。

關鍵詞：公路工程;強夯法;軟土路基

強夯法即動力固結法，通過利用起吊設備將重錘提升一定高度后自由下落，借助于重錘下落所產生的夯擊能與沖擊波對公路路基進行迅速固結的方法。強夯法由于具有施工技術方法簡單、材料、機械、人力投入較少，工程技術經濟指標高，因此在公路路基處理，尤其是在粉土、粘性土、濕陷性黃土以及雜填土路基處理上得到了廣泛的應用，對于提高路基承載力，減小路基的不均勻沉降也發揮了重要的作用。

1 強夯法加固機理分析

1）動力密實機理。對于多空隙粗顆粒非飽和土的處理，則主要是動力荷載的密實理論。通過借助于強夯法沖擊產生的動力荷載，擠出土顆粒中的空氣使得非飽和土中的孔隙減小，造成土體顆粒產生位移，進而促使土體更加密實，實現公路路基土體強度與承載力的提高。根據相關的試驗研究資料表明，在1000～2000kN·m沖技能的作用下，對于土體產生的沖切變形能夠提高路基承載力2～3倍左右。

2）動力固結理論。采用強夯法處理細顆粒飽和土，則主要是利用重錘巨大的沖擊能量產生應力波，促使土體局部液化，并將孔隙水通過孔隙排出，待孔隙水壓力消散后固結密實，通過軟土的觸變性提高公路路基土體強度。其作用機理主要是通過飽和土的可壓縮性，待其局部液化之后改變土體滲透性，待觸變恢復后即可恢復土體的強度。

3）動力置換理論。動力置換則主要是類似于換土墊層理論，通過強夯法強行將碎石填筑到公路路基土體之中，其作用機理與振沖法碎石樁相似，主要是通過碎石的內摩擦角與土體側限維持樁體平衡。

2 工程案例

該公路工程項目不良地質現象主要為沙埋、風蝕、崩塌、滑坡、人工洞穴、濕陷性黃土等。本文研究路段處于路線中段黃土梁崩、溝整地貌區，段落內黃土斜坡及河流階地處有新近堆積黃土狀粉土、黃土分布，路基土主要為上更新統黃土和全新統新近堆積黃土狀粉土、黃土，結構疏松，土質均勻，大孔隙及垂直節理發育，具有濕陷性，經取樣判別，主要為級輕微級中等非自重性濕陷性黃土場地;地基土的承載力及穩定性比較好，但在雨季排水不暢，雨水大量滲入路基土時，路基土的承載力急劇下降，產生濕陷性，將導致路基的破壞。

3 強夯法在公路軟基施工的具體應用

1）對周邊土壤進行勘測。強夯法施工之前，需要先檢測周邊的環境，結合土層承載力的相關要求，確定出路基的標準設計高度，在此基礎上，制定出科學合理的施工方案，增強其科學性與合理性。如果土壤不適合此種方法，可以結合實際情況進行調整，確保土壤的有效固結，保證其硬度和強度達標。在土質不均勻的情況下，夯實效果會受到較大影響，因此夯擊的次數和高度需要以實際情況為參照進行設計。需要注意的是，夯擊過程中可能會發生土體向外擠壓的現象，因此需要對夯擊的能量進行確定，保持土體的完整性良好。如果是群夯，在必須先夯實土體，然后再強夯一遍，避免土體遭到破壞，保持土體的牢固。

2）確定施工參數。（1）機械設備的確定。強夯施工采用30t以上帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其他專用設備。采用履帶式起重機時，在臂桿端部設置輔助門架或采取其他安全措施，防止落錘時機架傾覆。夯錘錘重及夯錘底面面積根據設計文件要求的單擊夯擊能確定。夯錘底面采用圓形，夯錘中對稱設置若干個上下貫通的氣孔。自動脫鉤采用開鉤法或用付卷筒開鉤。（2）夯擊參數的確定：一是夯錘落距，錘重按下式初步確定：影響深度=系數×（錘重×落距）×1/2，落距根據單擊夯擊能和錘重確定。二是夯擊遍數的確定，夯擊遍數設計為3遍，具體工程分主夯、副夯、滿夯3種，以主、幅夯為主。一般第一遍隔一點跳夯，第二遍補第一遍空隙，第三遍為低能量滿夯全幅滿夯，達到錘印彼此搭接。三是夯擊次數，強夯施工每一遍內各個夯點的夯擊次數，嚴格按圖紙設計夯擊次數，并同時滿足單擊夯擊能不小于2000kN·m，夯坑周圍地面不發生過大的隆起，不因夯坑過深而使起錘困難，且以使土體豎向壓縮最大而側向位移最小為原則。四是夯擊點的布置，夯擊點布置與夯擊點位置可根據路基底平面形狀布置。五是夯擊遍數間隔時間確定。具體間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。

3）確定夯點的位置。根據土質的情況以及圖紙設計的要求，對強夯點進行設計，夯點的間距、布局方式等都需要進行科學合理的安排。一般強夯點的布局方式都是正方形、等腰或者等邊三角形等。采用這樣的布局方式的話每一遍夯實時每個夯點都要顧忌到。如果夯點的間距太近的話，容易在軟基的淺層形成硬層，影響夯擊能量的傳遞，造成下部沒有密實。另外在夯點的位置確定以后還要確定機械設備的位置。

4）試夯施工。在強夯施工之前，必須以規定的強夯參數指標為依據，在劃分出的施工區域進行試夯，對比分析出前后的測試數據，對強夯的效果進行檢驗，之后進行調整和改進。在強夯施工的過程中，先夯擊深層的地方，對其進行改造加工，然后改造中層土，最后才是表層，按照從深到淺的順序，一遍又一遍的夯擊之后，選擇合適型號的推土機，填平出現的凹坑。夯坑底面上部的填土相對疏松，加強強夯的振動小，會松動底面上的填土，因此需要注意，工程質量檢驗的時候，尤其應把握其密實程度，保障夯擊的效果。

4 強夯施工質量控制措施

第一，夯錘起吊后，臂桿和夯錘下及附近15m范圍內嚴禁站人。有建筑50m范圍內不宜采用強夯措施。強夯開始時應檢查是否處于中心，若有偏心時，應采取在錘邊焊鋼板或增加混凝土等辦法使其平橫，防止夯錘傾斜。夯坑隨夯隨填，不過夜，以防積水，并視天氣情況變化而定。施工過程中，必須做好施工記錄，強夯過程中應對各項參數及施工情況作好詳細質量記錄。按設計規定次數及控制標準，完成各夯點的夯擊。點夯完成后用推土機整平場地，最后用低能量滿夯一遍。干燥天氣進行強夯時宜灑水降塵。當風力大于5級時，應停止強夯作業，以防機械傾倒，保證安全。

第二，強夯施工結束后，可開展填土施工，并對沉降板進行埋設。運用δ16mm鋼板制作成20cm的矩形，使其作為沉降板底座。運用φ20鋼管中間焊接絲桿進行連接，使其作為沉降桿進行使用。在底座中心直接對底節沉降桿進行焊接，沉降桿長度應控制在23～25cm范圍內。與填土高度相結合進行逐節加高。采用內徑為φ30的鍍鋅鋼管包裹沉降桿，并用管箍實施連接。確保沉降板能隨著地基進行自由沉降，便于對軟基處理后地基沉降量的觀測。

第三，強夯機械設備控制，主要體現為夯錘的質量、直徑、高度的控制，本合同段夯錘質量采取20t。夯錘內部采用70角鋼對拉十字焊接，同時在距底板鋼板20cm處，沿圓周斜拉70角鋼焊接，吊環采用鋼板制作，與底板鋼板貼邊焊接，增強夯錘整體連接性，夯錘直徑為2.3m，錘底靜壓力40kPa，夯錘落距15m。夯錘設置四個直徑200mm上下貫通的通氣孔，減小錘底與土體形成真空產生的強吸附力和下落時間的空氣阻力，充分保證夯擊能的有效性。

5 結束語

公路軟基處理中使用強夯法施工可以節省施工成本，也可以在加快施工進度的基礎上，提高最終的施工質量。必須對強夯法的特點進行詳細了解，先檢測后施工，達到規定的標準，強化路基的堅固性與穩定性。另外，必須選擇合適的技術，結合實際情況加以改進，提高施工人員的技術，保證項目能夠順利實施。

參考文獻

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