強夯法在高速公路路基施工中的應用分析

丁亮

摘要：隨著我國高速公路網絡的日益完善，公路建設中面臨的地質條件也越加復雜，為保證道路路基承載力，必須做好相應的處理工程。本文主要圍繞強夯法展開詳細分析，首先探討了強夯法的發展情況，其后詳細分析了強夯法路基加固機理與特點，最后圍繞工程案例展開具體論述，以期為后續研究提供一些參考。

關鍵詞：強夯法;高速公路;路基;加固機理;工程案例

中圖分類號：U445.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

在高速公路路基施工中，強夯法是一種最為常用的處理方法，被廣泛運用于砂土、黏性土、粉土、濕陷性黃土等各類地層中，有效提高了路基承載力，保證了高速公路使用壽命。加強強夯法加固機理及其施工要點研究，具有重要的現實意義，本文就此展開詳細分析。

1 強夯法概述

強力夯實法，簡稱“強夯法”，最早出現在20世紀60年代，在重錘夯實技術的基礎上發展而來，主要是利用8t～40 t的重錘在5m～40 m的高空自由下落，實現對地基的強烈沖擊，達到加固地基的目的。

自1975起我國開始引入強夯法，施工技術方法不斷改進，適用范圍從碎石土逐漸發展至黏性土，加固深度也在增大。強夯法可提高地基強度，減小地基壓縮性，有效消除土的濕陷性[1]。綜合來看，強夯法運用于路基施工中，可操作性、經濟性均較好，施工簡單、方便，且不存在環境污染的問題[2]。

2 強夯法路基加固機理與特點分析

2.1 強夯法路基加固機理分析

強夯法加固路基，主要是借助夯錘自由下落施加沖擊荷載，具體可將其作用機制歸納為加密、固結和預加變形等三點，土體整個加密過程分為四個階段，如圖1所示。

從土體的構成來看，其主要包括固相、液相、氣相，在整個強夯過程中，將氣體充分排出后，固相與液相形成飽和土，重錘下繼續排水并固結土體，實現路基強度的提高。

2.2 強夯法路基加固特點

結合相關理論與工程實踐經驗分析，對強夯法路基加固特點進行歸納，具體如下：（1）適用于各種土層，包括砂性土、粉土、一般黏性土、黃土、人工填土等;（2）應用范圍廣泛，包括工民建、公路、鐵路、橋梁等;（3）加固效果顯著，結合上文分析可知強夯法在提高路基承載力、壓縮模量等方面效果顯著;（4）有效加固深度大，一般能量強夯處理深度6m～8 m，高能級強夯處理深度可達12 m，多層強夯處理深度可達24m～54 m;（5）施工設備簡單，常用的有履帶式起重機、龍門式起落架等;（6）材料用量省，強夯法主要是對原狀土施加沖擊力，無需使用建筑材料，若是輔以其他方法加固，也可起到較好的節省材料的效果;（7）節省工程造價，強夯法無需建筑材料，相應地節省了購買、運輸費用，工程造價相對較低;（8）施工快捷，強夯工藝施工較迅速，尤其是粗顆粒非飽和土的處理方面效率更高、周期更短，具有好的間接經濟效益[3]。

結合大量的工程實踐分析顯示，強夯法可處理各種不同地基，速度快、處理深度大，可較好改善地基承載力，不受施工季節限制，綜合效益顯著。

2.3 強夯法的運用要點

2.3.1 基本程序

從目前的工程實踐情況來看，強夯法在高速公路路基處理中的運用，需根據項目地質情況選擇施工設備、施工參數，并由此開展現場試夯工作合理調整參數，具體程序如下：（1）查明項目地質情況、周邊環境，并判斷實際工程規模及其重要性;（2）根據查明的資料，結合路基加固要求計算夯擊能力、加固深度，并在此基礎上合理選擇錘重、落距、夯間距、夯擊數等;（3）根據已確定的施工參數，制定施工計劃，布置強夯點位，并明確施工要求;（4）高速公路路基施工前，實施試夯工作，對試驗路段路基的加固效果進行檢驗分析，根據試驗結果確定是否需要對施工參數進行調整、優化;（5）嚴格按試夯后確定的施工參數進行作業，檢驗加固效果，合格后方可完工。

2.3.2 運用要點

從強夯法的現場施工經驗分析可知，在實際路基處理中，必須合理選用強夯設備，夯擊次數、遍數以及夯擊點布置均要合理，由此方可保證最終的夯擊結果能夠滿足實際要求。

（1）強夯設備的選擇

高速公路路基強夯施工時，強夯設備的選擇主要分兩大部分：①夯擊錘。目前工程實踐中運用較多的就是方錘和圓錘，夯錘質量根據項目實際所需有效加固深度確定，通常情況以10 m為分界線，加固深度10 m以內，多選用10 t～18 t重錘;加固深度超過10 m，則重錘質量必須在18 t以上。②夯擊設備。以履帶式起重機的運用居多，具有穩定性好、行走便利以及施工快等諸多優勢。

（2）夯擊次數與遍數的確定

夯擊次數與遍數，主要取決于高速公路路基加固要求，通常情況下根據現場試夯結果確定，不同土層的夯擊要求可歸納如下：①碎石土、砂土、低飽和度的濕陷性黃土、填土等，盡可能增加夯實次數、減少夯擊遍數，2～3遍為宜;②飽和度較高的黏性土，需合理控制夯擊次數，夯擊遍數可適當增加，3～8遍為宜。相關工程實踐顯示，我國大部分工程夯擊2遍，再以低能量滿夯一遍，均有較好的加固效果。

（3）夯擊點布置

在強夯法處理地基時，夯擊點布置的合理性直接決定強夯加固效果。一般根據地基土性質、加固深度要求，確定夯擊點間距;根據基地平面形狀，采用梅花形、正方形布置[4]。我國強夯工程實踐情況顯示，常用夯距為3 m～12 m，且間隔夯擊效果優于連夯，對深層加固更有利。

3 工程應用實例

本文主要圍繞高速公路項目實例展開具體分析，明確強夯法的運用要點及其效果，以期為后續研究提供參考。

3.1 工程概況

此高速公路項目路線全長265.753 km，基巖地層以火山巖、泥巖、泥質粉砂巖地層為主，巖石強度低、抗風化能力差，區域分布有黃土，包括原生黃土和沖洪積次生黃土，其濕陷性部分為自重性、部分為非自重性，平均厚度4 m～12 m，最厚處20 m。

3.2 路基處理設備

經綜合分析，本項目決定采用強夯法進行路基處理，選用履帶式起重機（起重力>15 t）+夯錘進行作業，夯錘的性能參數要求如表1所示，具體設計如圖2所示。

3.3 試驗路段分析

本項目采用強夯法處理濕陷性黃土，為保證強夯后路基穩定，必須合理選擇施工技術參數，做好現場監測，防止出現地基回彈的問題。

現場試驗路段強夯作業，夯擊動能為1 000 kN·m，按邊長4 m畫布正方形網格，以正方形為中心進行夯擊，先間隔夯擊，后整塊夯擊地基下沉0.5 m。夯擊試驗時，每點夯擊4次、6次、8次、10次，確保壓實度>50%。試驗結果顯示，每點夯擊8次可達到施工質量要求[5]。

3.4 強夯施工技術要點

3.4.1 施工人員配置

本項目強夯施工人員配置情況如表2所示。根據施工情況來看，每臺機械每天可強夯處理1000 m2。

3.4.2 施工過程要點

本項目強夯法施工要點如下：（1）清理、平整施工場地;（2）測定地基原始標高、布設夯錘落點;（3）測量夯錘施工前頂面標高;（4）吊起夯錘至設計高度，自由下落夯擊地面成坑，適當平整坑底;（5）按設計要求，重復夯擊操作，完成設計要求的次數;（6）繼續夯擊下一夯點，直至完成整個場地夯擊為止;（7）點夯后平整地面，1000 kN·m夯擊能滿夯2遍，重新平整地面;（8）回填整平地面坑印，記錄地基標高;（9）按設計要求的時間間隔，重復上述操作，直至完成低能滿夯要求次數，對地基高程進行測量[6]。

3.4.3 質量檢驗

本項目質量檢驗主要分為施工前、中、后三大階段，具體如下：（1）施工前，主要檢查施工區域土質、排水設施與夯錘參數等;（2）施工中，主要檢查落距、夯擊遍數、夯點位置、夯擊范圍;（3）施工后，主要檢查地基強度，完成承載力檢驗工作。

3.5 施工效果

結合機械設備費用、人工費用以及管理費用等綜合分析，計算可得強夯處理單價為6.32元/m2，經濟性相對較好;完成強夯施工后，結合設計標準控制指標，對每個夯點最終兩次夯擊平均沉降值進行檢查，顯示滿足設計要求，質量達標。

4 結語

綜上所述，強夯法在路基處理中運用普遍，可單獨使用，也可配合其他處理方法聯合作業，有效加固路基。在強夯法作業前，需做好現場勘察工作，掌握區域地質條件，合理確定強夯施工設備、技術參數等，并通過試驗路段進一步優化相關參數，保證路基處理效果達標，為高速公路穩定運行提供可靠的基礎。

（責任編輯：侯辛鋒）

參考文獻：

[1]劉海峰.強夯法在高速公路路基工程施工中的應用[J].建筑技術開發，2019，46（04）：91-92.

[2]溫偉.闡述強夯法在高速公路路基施工中的運用[J].黑龍江交通科技，2019，42（02）：87+89.

[3]鄭瑞君，李海濱.石安高速公路路基強夯法關鍵設計參數分析[J].黑龍江交通科技，2015，38（07）：9-10.

[4]王治強.強夯法在高速公路路基施工中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2015，11（07）：79-80.

[5]肖元倫.強夯法在高速公路軟土路基地基處治中的研究[J].黑龍江交通科技，2013，33（06）：7-8.

[6]翁效林，王瑋，劉保健.濕陷性黃土拓寬路基變形特性及強夯法處治效應模型試驗[J].中國公路學報，2011，24（02）：17-22.