淺談強夯法加固公路地基的設計要點

李澤飛

(河北遷曹高速公路開發有限公司，河北 唐山 063000)

0 引 言

公路具有靈活、快捷、便利的顯著特點，毋庸置疑，經濟社會的快速發展在很大程度上主要依靠于公路交通，隨著我國經濟實力的不斷增強，我國的公路交通網絡越來越完善，人們的出行以及貨物運輸越來越便利，因此公路建設越來越受到人們的關注。我國地緣遼闊，不同地區自然環境差異較大，因此在公路的建設過程之中難免會遇到不同的困難。例如在高填方路段，公路地基在受到車輛荷載的反復作用以及填土壓力的作用情況之下，經常出現不均勻的沉降，如果是軟土地基這種情況將更為嚴重，這將大大影響道路的通行能力以及服務水平，設置影響車輛的行車安全，引發不必要的交通事故，因此對于公路地基進行加固，提高地基的承載能力就非常重要，而強夯法就是一個常用的手段。

1 強夯法簡介及原理

1.1 強夯法簡介

強夯法就是采用巨大的落錘在一定高速出自由落體下落，將勢能轉化為動能，進而對地基產生巨大的沖擊，產生沖擊能和沖擊波，從而對地基產生沖擊力。沖擊波傳遞示意圖1如下。

圖1 沖擊波傳遞示意圖

強夯法在引入我國的幾十年間，施工方法逐漸改進，適用范圍也不斷地擴大，從碎石土到粘性土，可以極大地提高地基的強度和壓縮性，因此對于地基加固來說，強夯法極為適用。除此之外，還能提高地基抵抗液化的能力。

2.2 強夯法原理

(1)動力置換原理

飽和粘性土的滲透系數不高，因此當進行夯實時，孔隙水壓力不能迅速的流失，反而容易造成土體結構的破壞。而影響動力置換加固地基效果的主要因素是地基土的滲透系數大小，因此在地基土中用透水型土工織物長袋裝的砂礫石等方法來改變地基土的滲透系數，此時可以采用動力置換進行加固地基。

(2)動力夯實原理

對滲透系數較大的非飽和顆粒土進行加固的時候，由于落錘傳遞給土體的沖擊能非常大，因此非飽和顆粒土中的顆粒在沖擊能的作用之下會迅速移動重組，形成新的土體結構，從而地基土中的空氣將會被迅速的排出，地基土體也就更加的密實，從而達到加固地基的目的。

2 強夯法加固地基設計要點

2.1 確定強夯法加固公路地基的夯擊次數

強夯法在加固公路地基的過程之中，夯錘將動能轉化為對地基土的沖擊能，隨著夯擊次數的不斷增加對于地基的影響范圍和影響深度也將不斷的增加，沖擊能逐漸將會從地表蔓延到地下，并且以夯錘落點為中心向外擴散。因此，夯擊次數的增加將會不斷提高地基的加固效果，并且對于加固深度也具有一定的影響，但是，隨著夯擊次數的不斷增加，加固效果也會變得不太顯著，并且造成不必要的浪費，因此，確定夯擊次數極為重要。

由于地質環境的不同，因此，確定強夯法加固公路地基次數，必須要結合當地的自然環境和土體性質，設計出最為合理的夯實方案，確定出合理的夯擊次數。對于較為常見的一般土體，可以采用點夯兩到三遍的方法，對于滲透系數較差的路基土體，可以適當增加夯擊次數，確保公路路基的加固效果；而對于滲透系數較強的路基土體，在確保路基加固效果的前提下，夯擊次數便可以適當減少。此外，在強夯結束之后，還應該以低能滿夯的方式進行夯擊，使得路基加固的效果為最佳狀態，保證夯實過程的高效性和合理性。

2.2 確定夯擊能的大小

夯錘夯擊能的大小可以直接影響公路地基的加固效果，夯擊能的大小不僅影響路基加固效果，還進一步影響路基加固的深度。一般情況之下，路基加固的有效性受夯擊次數和夯擊能的大小影響。在不考慮路基土體性質的前提之下，夯擊能越大，路基加固的效果也就越顯著，但是，夯擊能也不是越大越好，當夯擊能過大時，公路地基加固將會變得不經濟，容易造成建設成本的增加。因此，夯擊能大小的確定需要結合實際的施工情況和土體性質綜合決定，還要考慮機械設備的運行效率。通過對以往工程進行總結分析發現，要想保證公路地基的加固效果，就要選擇最合適的單擊夯擊能，單擊夯擊能不能過小，夯擊能過小時會造成加固效果不明顯，單擊夯擊能也不能過大，夯擊能過大時容易造成土體結構的破壞。因此，夯擊能的大小確定需要很好地進行設計，首先要確定公路地基的加固深度，然后結合公路所在地的土體性質，嚴格按照規范進行施工，并且做好現場實驗，確保公路地基的加固效果。

2.3 確定最合適的夯錘

夯錘形狀在一定程度上也能影響公路地基的加固效果。夯錘的形狀主要取決去其橫截面的形狀，主要分為圓形和方形兩種。圓形使用較為簡便，航點可以準確的落入到坑位之中，但是容易受到地形的限制；而方形使用過程較為復雜，但是夯點簡單。因此在公路地基的加固過程之中，不僅需要考慮使用不同形狀的夯錘，還應該結合當地地形條件和施工過程的實際需求選擇合適的夯錘形狀，確保公路地基的加固效果。

2.4 夯錘錘孔

夯錘的錘孔也是影響公路地基加固效果的一個重要因素，錘孔可以在一定程度上加強土體的夯擊效果，錘孔可以上下貫通排氣孔，在夯擊的過程之中排除土體中的氣體，并且提升落錘時也較為輕松，減少不必要的耗能，進而降低施工成本。在以往施工過程之中。夯錘上的錘孔都較小，容易出現堵塞的情況，近些年來隨著制造工藝技術的不斷提高，夯錘有了改良和優化，錘孔的逐漸增大，多處于25～30 cm之間，其應用優勢更加顯著，公路地基的加固效果得到明顯的提高。

2.5 確定夯錘的底面積大小

夯錘底面積大小也將影響地基的加固效果，因為不同的夯錘底面積大小對應不同的沖擊能大小，當夯錘底面積較大時，夯錘作用給地基土里的作用力大小就會變小，相應的夯擊次數也就會有所增加，相反，當夯錘底面積較小時，相應夯擊次數就會減少。因此，在實際施工情況之中，需要結合地基土體性質和地質環境等綜合因素，選擇最合適的夯錘底面積。可以在施工過程之中合理運用較小底面積的夯錘，確保地基的加固效果，還可以先運用底面積較大的夯錘進行初夯，在運用底面積較小的夯錘進行復夯，大大提高地基土體的加固效果。

2.6 考慮土體性質綜合選擇

土體性質是影響地基加固效果的重壓影響因素，不同的土體在強夯過程之中，表現出不同的效果，通常情況之下，強夯法可以用來加固碎石土、黏土等等，還可以應用于軟土地基的加固以及濕陷性黃土地基的加固之中，但是由于土體性質的不同，強夯法的作用效果也就不同，因此，在運用強夯法時需要結合公路地基的土體性質，例如初密度、飽和度、滲透系數等等，選擇最合適的夯擊方式。除此之外，即使土體性質相同，當深度不同時其加固效果也將會變得不同，力學性質等也將存在較大的差異性。總之，應該因地制宜，結合土體性質等條件，選擇適合的夯擊方法，確保地基加固深度，保證地基加固效果和質量。

2.7夯前預試驗

在采用強夯法進行地基加固前，應該進行預實驗，確定適合本地區本路段的夯擊次數、夯擊能等等。在地基相同位置選取的圖樣土樣，應當在不同夯擊能和夯擊次數下進行試驗，通過對不同試驗數據進行比對可以得到適合本地區的最佳參數。此外同一地區不同路段的土體性質也可能不同，因此在地基的不同位置也要取土進行試驗，保證地基的加固效果。

3 結 語

隨著我國西部地區公路網的不斷建設，在公路工程施工過程之中，強夯法勢必也將會不斷的被運用。在使用強夯法過程之中需要綜合考慮土體性質、填土高度等因素對地基加固效果的影響，以此為基礎，科學有效的做好地基加固的設計工作，確保公路地基加固的有效性和科學性。