強夯法在公路軟土地基處理中的應用

文 / 山東省單縣湖西路橋建筑有限公司 蘇雷

引言

在軟土地基普遍具有承載力差、含水量大、壓縮系數大等特點，難以滿足公路施工的要求，需要結合實際情況進行科學合理的處理，才能更好地保障公路工程施工質量。

常用的軟土地基處理技術比較多，有強夯法、粉噴樁、鉆孔灌注樁、密實擠壓法等，每種處理方法都有其獨特的特點和應用。其中強夯法操作簡單、所需設備少、成本低、施工速度快等特點，能夠有效、快速、安全地完成軟土地基處理工作。基于此，開展強夯法在公路軟土地基處理中的應用分析就顯得尤為必要。

工程概述

某公路工程，設計總長度為16.85km，設計時速為60km/h，為雙向六車道工程，其中多段路段經過池塘、水庫等地段，為典型的軟土地基，難以滿足施工要求，需要進行科學合理的處理。軟土路基地段地勢比較平坦，可為機械設備的進出提供良好的條件，通過綜合分析對比，采取了強夯法處理技術，取得了良好效果，值得類似工程大力參考和借鑒。

強夯法的相關概述

強夯法是公路軟土路基中比較常見的處理方法，又被稱之為動力固結法，應用得當可大幅度提升路基的強度，控制公路路基的不均勻沉降量和壓縮性，在公路工程、水利工程、建筑工程等建筑領域都有非常廣泛的應用。

強夯法處理軟土路基的主要機理是通過帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機，將重量在8～40t之間的重錘提升到一定的高度，通常提升高度在6～40m之間，然后脫開掛鉤，讓重錘自由下落，利用重錘下落時形成的重力勢能來加固軟土路基，壓縮路基土孔隙，促使軟土路基能夠實現局部液化，同時在夯擊點的四周形成間隙，形成一個穩定的排水通道，擠出軟土地基中的水分，促使軟土固結。

強夯法在公路軟土路基處理中的應用要點

施工準備

強夯法對施工的連續性有很高的要求，為保證正式施工中各道工序能夠有序開展，必須切實做好施工前的準備工作，主要包括技術準備、設備準備、施工條件準備等多個方面。

試夯

夯擊點擊數的選擇是否科學合理，直接關系到公路軟土路基的實際加固效果。大量研究和實例表明，在強夯法處理軟土路基中，夯擊點數越小，則軟土路基的加密效果越不容易達到設計要求。

而如果夯擊點數過大，則會延長施工工期，而且會增加施工成本，甚至會降低軟土路基的承載力。因此，在應用強夯法時，必須嚴格控制夯擊點數，不能一味地增大，土體結構的特點決定了，密實度越大，強度越大，則塑性變形就越小，強性變性則會增大。夯擊能會在土體變形中被抵消掉，因此，每擊夯沉量都會存在一個很小的變化范圍，或者是引起土體側向變形。夯擊能量會在彈性變形中被消耗掉。

在案例工程施工中通過試夯，初步確定15擊和10擊，以及最后兩擊平均沉不大于5cm為標準，具體的夯擊點數需要結合現場實際情況合理確定。

夯擊遍數在試夯中采取2遍法，案例工程軟土路基的主要土質為砂礫土，在具體試夯中，2遍之間無需停歇，但需要保證最后一夯壓半夯進行低錘滿夯。

夯點間距通常為夯錘底部直徑的1.5～2.2倍，本工程夯點間距試夯中，采取的方法為：3000KNM夯擊能，夯點間距為5m，各夯點呈現出正方形布設。

原地基處理

案例工程，軟土路基段地質環境比較復雜，為保證強夯法施工各道工序能夠高效、安全、有序的開展。需將強夯法施工范圍內的雜物、建筑垃圾、石塊等全部清理干凈，為強夯法施工營造一個干凈整潔的環境。

軟土路基強夯范圍通常為路基坡腳之外的3.0m處，而橋臺和后臺的強夯范圍為縱向不低于20m，臺前到錐坡范圍，不應小于3m。

對那些二級以上的濕陷性黃土，可直接采取強夯法進行處理，但需要控制強夯法夯實的寬度，應為路基坡腳之外約3.0m的范圍。當路塹開挖到路床位置之后，要先進行重錘夯實，此后再回填上厚度不小于30cm的6%石灰石墊層。

有效加固深度和單擊夯擊能的確定

在強夯法處理軟土路徑中，有效加固深度控制效果，直接關系到整個工程的總體處理效果。有效加固深度可通過以下公式計算出來：

此公式中，h表示強夯法加固的有效深度（m）；α表示修正系數，其范圍在0.5～0.8之間，本工程軟土路基為粘性土，修正系數取值為0.5；H表示夯錘的有效落距（m）；Q表示夯錘的重量（t）。本工程強夯法的有效處理深度為6m，原本要采取的夯錘的重量為25t，直徑在2.2m～2.4m之間，夯錘的第一遍和第二遍的落距都是10m。

但在正式施工中，附近沒有找到此種類型的夯錘，為避免外運夯錘影響施工進度會爭取在雨季來臨之前就完成強夯法處理軟土路基的工作，改用重量為18t，直徑為2.0m的夯錘，但落距需要適當提升，不能再采取10m的落距，而是采取15.2m的落距，按照重力勢能的計算公式：W=mhg可知，本工程強夯法的單擊夯擊能量為2736kN·m(18×15.2×10)。

夯擊遍數和夯點布設

在案例工程強夯法處理公路軟土路基中采取了兩遍點夯，一遍滿夯的施工方法。其中在進行兩遍點夯中，夯點呈現出會梅花樁布設，夯點布設間距為5m，第二遍點夯位于第一遍夯點四個相鄰點的對角線相交位置，在滿夯施工中，夯錘錘印需要至少搭接50cm。每個夯點夯擊次數為6～8擊，并保證兩遍點夯施工間隙的時間不低于14d。

完成點夯之后，再用低能量至少滿夯1～2遍，保證錘印能夠相互搭接。在案例工程施工中按照類似工程的經驗，采取一遍滿夯法，滿夯夯擊能為1000kN·m，夯擊數為2～3擊。

強夯質量檢驗

為驗證強夯法處理公路軟土路基的效果，需要結合現場實際情況，對處理效果進行檢驗，本工程通過動力觸探試驗和壓板靜載試驗相互結合的方法，對強夯質量進行檢驗，具體如下：

動力觸探檢驗：主要是對強夯法處理的軟土路基的加固深度、處理效果進行檢驗，本工程采取N63.5重型動力觸探器進行試驗。試驗點按照15～20m的間距進行布置，共布設了30個檢測點，累積檢測深度達到185m，本工程軟土路基主要為粘土層，厚度在0.5～2.3m之間，N63.5的平均擊數為3.5，承載力特征值為160KPa。

壓板荷載試驗的主要目的是充分了解和掌握較深范圍內，地基土的實際承載力和變形模量，可按照動力觸探的試驗結果，選擇軟土路基強夯法處理后，施工現場最薄弱的三個點進行試驗檢測。但需要保證壓板荷載試驗中總加載量不能小于設計要求值的2倍。

N63.5重型動力觸探和壓板載荷試驗的結果都表明，案例工程軟土路基通過強夯法處理之后，路基的承載力特征值都達到150KPa以上，滿足了公路工程施工建設對路基強度和承載力的需求，表明在軟土路基處理中采取用強夯法效果比較好，值得在類似工程中推廣。

心得體會

第一，在公路軟土路基處理中應用強夯法，需要結合實際情況，合理選擇擊實遍數。當軟土路基夯實到一定程度之后，繼續加大夯擊遍數，對加固深度和加固效果的提升作用愈發有限，而且會增加施工成本，這就需要通過試驗來確定最佳的擊實遍數。

第二，僅憑土體密度、濕陷性系數等來衡量強夯法的應用效果，存在一定的局限性。因為，濕陷性系數通常可精確反映出強夯法消除濕陷的深度或者是程度，但施工場地操作性比較，取樣難度大，試驗時間比較長，會影響施工進度，取樣頻率無法控制。而采取動力觸探試驗和壓板靜載試驗可準確反映出強夯法的施工效果。

第三，軟土地基的承載力、土體密度和土質性質密切相關，如果土質分布不夠均勻，并且含水量無規律，先判定土的性質，不僅無法簡化檢測程序，而且會使得檢測程序更加復雜。強夯法處理軟土路基之后，表層土的密度、地基承載力和深度的相關性比較差，難以準備反映出真實處理效果。

結語

綜上所述，采用結合工程實例的方法，分析了強夯法在公路軟土地基處理中的應用，分析結果表明，在公路軟土路基處理中，科學合理地應用強夯法，不但可以大幅度提升公路路基的密實度，而且成本比較低，施工質量有保證。可有效解決公路路基沉降變形問題。但在具體施工中，為最大發揮出強夯法的優勢，需要嚴格控制好每道工序，并將其管理，才能提升軟土路基的處理效果，更好保障公路工程的質量，促使我國公路事業持續健康地發展。