強夯法在公路工程路基施工中的應用技術研究

陸剛

（甘肅省交通工程建設監理有限公司，甘肅蘭州730000）

0 引言

在對公路工程路基進行處理時，借助于重錘自由下落過程中所產生的沖擊力，可快速固結公路路基，這就是強夯法。由于其操作方法簡單，僅需較少的人力物力，被廣泛應用到公路路基處理施工中，尤其是在濕陷性黃土和粉土路基處理中使用頻繁，能夠使路基的承載力得到顯著提升，同時也可以避免路基出現不均勻沉降現象。

1 強夯法概述

1.1 強夯法概念

強夯法是指在處理公路工程地基時，使用一定重量的鐵錘來對土地進行反復錘打，在此過程中借由夯擊力固結路基軟土層，使路基的承載力有所提升，避免路基在后期出現不均勻沉降的問題。

1.2 強夯法的特點

強夯法的主要優勢首先是操作便捷，而且沒有嚴格要求填料的粒徑。在處理公路工程路基時，如果使用顆粒大于20cm 的骨料來進行路基填筑，那么會影響攤鋪碾壓作業。而強夯施工則對于填料的粒徑沒有嚴格要求，可夯實的骨料粒徑可達40～50cm，根據相關研究可以得知，在對粒徑40～50cm 的骨料進行夯實之后，骨料已經基本被擊碎，融入了周圍的土中[1]。其次，使用強夯法會快速推進路基施工，可以縮短施工工期。最后，在建設路基時使用強夯法可以緊密地結合地面土體和填料。需要注意的是，應避免在復雜的工地使用強夯法，因為機具難以進入施工場地，不利于作業的進行。

1.3 強夯法加固機理分析

強夯法借助于強大的沖擊力來對公路路基進行壓實，破壞土體原本的結構，對其周圍的土體進行擠壓，使路基的整體強度得到顯著提升。強夯法加固處理機制主要包含三項內容：動力密實機理、動力固結機理和動力置換機理。

1.3.1 動力密實機理

在處理多空隙粗顆粒非飽和土地基時，根據動力密實機理，在夯擊的過程中，強大的沖擊產生的動力荷載，在擊打到路基上時，會將路基當中顆粒之間的空氣擠出來，縮減土中顆粒間的空隙，使土體快速固結，提高路基的承載力和密實度。根據相關研究，如果夯擊的沖擊力在1000～2000kN/m2時，能夠改變土體的本來結構，使路基的承載力提高至原本的2～3 倍。

1.3.2 動力固結理論

在使用強夯法處理細顆粒飽和土地基時，借用的動力能源是重錘下落時產生的沖擊力，可以使地基土體的局部出現液化現象，將孔隙水從土體的空隙之中排出，在完全排出孔隙水之后，會消除土體之中承受的壓力，此時在沖擊力的作用下，土體會逐漸固結，使公路工程路基的強度得到顯著提升[2]。也就是說，應用動力固結理論的關鍵是飽和土具有可壓縮性，在局部液化路基土體之后，土體的滲透性會發生一定程度的改變，提升土體的強度。

1.3.3 動力置換理論

動力置換理論類似于換土墊層理論，強夯法可以粉碎填料，并將碎石填筑到公路路基的土體當中，當土體當中的碎石量積累到一定程度之后，碎石之間會產生摩擦力，并與土壤板結到一起，形成碎石墩，對地基起到固結的作用。除此之外，動力置換原理的運用就是在淤泥當中夯入碎石，從而能夠對地基進行強化，提高公路工程地基的承載力。

2 強夯法參數的設計

2.1 準確計算有效加固深度

對于有效加固深度進行確認，不僅可以將其作為主要依據選擇處理公路路基的方法，同時，也可以以此為指標參數對公路路基的處理效果進行檢驗。在計算使用強夯法所需要的有效加固深度時，可以使用以下計算公式H＝αMh，H 為有效加固深度，M 為在夯擊時所使用的重錘重量，而h 則是重錘自由下落的距離，通過計算可以獲取準確的有效加固深度，保證公路路基處理施工的順利進行[3]。

2.2 確定夯錘和落距

在使用強夯法對公路路基進行處理時，其產生的夯擊能受到了夯錘和落距的影響。首先，相關工作人員需要對公路路基的土體類型有所了解，并結合路基的結構和影響深度對夯擊能進行確認，在此基礎上對于夯錘和落距進行確認。在處理公路路基的過程中，可以根據骨料的粗細對夯擊能進行確認，粗粒土的夯擊能范圍保持在1000～3000kN/m2，而細粒土的夯擊能范圍則保持在1500～4000kN/m2；而在對夯錘進行選擇時，需要將夯錘的重量控制在10～25t；在此過程中，還應該對重錘的高寬比進行控制，使其數值保持在1∶2.5～1∶2.8；最后，需要嚴格控制強夯法的落距，一般情況下可以將落距控制在8～25m。

2.3 準確布置夯基點，確定夯擊點間距

夯擊點的位置應充分考慮公路路基的范圍以及其他涉及參數。而在對夯擊點的間距進行確定時，應綜合考慮公路路基的土體性質，計算需要處理的土體深度。一般來說，在進行第一次夯擊時，需要根據重錘之間的2.5～3.5 倍來控制夯擊間距，在此之后，則可以結合實際夯擊情況來逐漸縮小夯擊點之間的距離。

2.4 確定夯擊擊數和夯擊遍數

在使用強夯法處理公路路基時，應該結合工程的實際情況計算夯擊擊數和遍數，嚴格按照計算原則對夯擊擊數進行確認。一般情況下，在進行夯擊作業時，可以將次數控制在4～10 次[4]。此外，在對夯擊遍數進行確認時，工作人員需要對路基土體的實際性質充分考慮，一般來說，在進行夯擊時需要重復2～3 遍夯擊作業。

3 在公路工程路基施工當中應用強夯法

3.1 公路路基強夯法施工工序的控制要點

在使用強夯法對公路工程路基進行夯擊作業之前，首先需要平整作業場地，并且在路基周邊設置排水設施。除此之外，還需要根據布置好的夯擊點位置來對夯位進行放線測量。如果在進行夯擊的區域地下存在地下水，那么需要采取措施進行降水處理，然后才能夠進行路基強夯作業。

對公路路基進行強夯時，工作人員大多使用分段處理方式，一般是先夯擊路基的邊緣位置，然后逐漸向中間行進。作業施工時，需充分考慮相關設計方案以及測試好的夯擊參數，確保平穩落錘，準確無誤的擊中需要夯擊點。作業時也不可避免出現夯坑，所以，在完成夯擊作業之后，工作人員還需要使用合格的填料來對夯坑空進行回填處理，待公路路基表面平整之后，才可以繼續進行下一步的夯擊作業[5]。

如果路基土質為高飽和度的粉土或者是黏性土，那么工作人員就需要將縱橫盲溝設置到路基內部，這樣就能夠將路基土中的水分及時排出。同時，在進行夯擊作業時，還需要在路基當中鋪設砂石混合料，不僅能夠幫助水分快速排出，還可以在夯擊之后形成復合路基，使路基的承載力得到顯著提升。

在對公路工程路基進行夯擊處理時，還需要工作人員監測施工的全部過程，并對施工過程中所產生的數據準確及時記錄，尤其是夯錘重量和落距等相關參數，方便后期對施工項目進行檢測。

3.2 在公路工程路基施工當中應用強夯法

3.2.1 做好施工前的準備工作

為了在使用強夯法處理公路工程路基時，保證整體施工質量，在作業之前，需提前準備好施工過程中可能使用到的施工機械設備和施工功能材料。此外，工作人員還需要全面、仔細地勘察施工現場，對于現場地基環境以及地下的管線布置等有明確的認識。除此之外，為了確保在對公路路基進行處理時，施工現場的地下水高度不會影響夯擊效果，還需要工作人員細致勘察施工區域周邊的地下水，并對地下水的流動情況、地下水高度以及水質等進行詳細記錄，結合實際情況來進行夯擊施工。

3.2.2 平整施工場地

在對公路工程地基進行夯擊之前，工作人員可以結合工程設計圖紙當中涉及的相關信息，使用全站儀勘察強夯的施工范圍，采用測量放樣的方法對邊樁進行處理，在作業的過程中，注意保護邊樁。另外，對于地表耕植土，地基當中含有少量的淤泥，需要使用挖掘機進行清除，并在地基周邊設置排水管，排出場地內積水，避免影響夯擊作業的進行。

3.2.3 測設點位

在完成施工場地的平整作業之后，工作人員需要恢復設置在路基周圍的中樁，確定強夯范圍，使用石灰線標記具體的夯擊位置。之后，工作人員需要結合實際施工方案確認施工路線和總體長度，并對夯擊點的位置進行計算，根據相關要求來對第一批夯擊點點位進行確認。在確定夯錘下落的位置時，需要結合夯點中心和夯擊半徑，在此基礎上畫出石灰圓圈，確定準確的落垂位置。最后，工作人員還需要將在進行夯擊前的地面高程測量出來，以此為依據對路基的夯沉量進行計算。

3.2.4 夯機就位

在準備好夯錘之后，工作人員需要仔細測量夯錘的頂面高程，使用起吊裝置將夯錘緩慢地吊起，再讓夯錘自由下落，借助下落產生的夯擊力夯實公路工程路基，之后再次對錘的頂面高程進行測量并做記錄，需要重復夯擊四次之后，才完成第一次夯點的夯擊作業。

在進行夯擊作業時，工作人員需要控制每一次夯擊力度，并對夯機的沉降量進行測量，如果在測量的過程中發現夯機的沉降量＞5cm，就需要繼續夯擊路基，一直到沉降量小于5cm 為止，并將相關數據記錄下來，在對一個夯擊點的夯擊作業完成之后，才可以進行下一個，然后繼續進行夯擊施工，一直到第一批夯擊點的夯擊作業完成[6]。

3.2.5 回填夯坑

在對公路工程路基進行強夯處理施工時，需要按照一定的施工順序來進行夯擊作業，首先工作人員應該夯擊第一批夯擊點，在完成夯擊作業之后，還應該回填被夯擊過的地基，在平整處理路基之后，還需要來回碾壓路基，方便后期進行第二批夯點的夯擊作業施工。

3.3 對公路工程路基強夯法施工質量進行檢測

在完成公路路基夯擊作業之后，相關工作人員還需要及時檢測夯擊作業的施工質量，確保檢測的各項參數符合指標，夯擊作業的質量滿足相關要求。檢測內容主要為檢測夯擊的遍數、夯擊點的位置、重錘的落距以及其他相關夯擊參數，能夠有效控制路基的施工質量，使路基的承載力和施工質量有所提升。

4 結語

在處理公路工程路基時使用強夯法方便工作人員操作，而且強夯法工藝成熟，具有較好的固結效果，可以明顯提高公路路基的整體承載能力。在使用強夯法處理公路路基時，需要充分考慮作業區域的實際情況，對在進行夯擊作業過程中涉及的相關參數進行準確計算，并且對參數進行檢驗評定，使公路路基的處理質量得到顯著提升。另外，使用強夯法處理公路路基，還可以使路基的土體性質發生變化，使公路工程的整體建設水平得到顯著提升。