强夯法在路基工程中的应用探讨

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摘要：文章简述了强夯法的技术原理及优点，并对其在路基工程中的施工工艺及施工要点进行了探讨，以供参考。

关键词：强夯法；路基；施工

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）08-0144-02

近年来，随着我国经济的发展，公路交通量显著增大，交通渠化以及重载和超载现象日益突出，人们对高速公路的工程质量也日益重视。由于路基工程承受着本身的岩土自重和路面重力,以及由路面传递而来的行车荷载,是整个公路构造的重要组成部分。因此，公路技术人员特别重视其强度和稳定性。近年来，在公路路基施工中，强夯施工方法由于加固效果显著，可取得较高的承载力，且具有经济、简单、快速、有效等优点，因而在路基工程处理中被广泛使用。

1强夯法相关概述

1.1强夯法的技术原理

强夯法即强力夯实法，又称动力固结法。是指把8-40 t的重锤通过大型履带式起重机提到高处（一般为6-40 m）使其自由落下，从而达到对土进行强力夯实的效果的一种地基新加固方法。该方法适用于人工填土、湿陷土、黄土。通常情况下，采用连续或分遍间歇的方法对非饱和的粘性土地基进行夯击；同时，为了确保夯实次数和有效夯实深度，应根据工程需要进行现场试验。事实证明，要想获得3～6 m的有效夯实深度，需要在100～200吨米夯实能量下进行夯击。

1.2强夯施工法的优点

强夯法作为一种地基处理加固技术，具有经济、简单、快速、有效等优点，具体体现于以下几个方面：其一，整体施工的速度得到提升，与压路机碾压比较，虽然单位工程量的造价有所提高，但是由于缩短工期带来的效益也是比较显著的。其二，在普通路基填筑中，填料中如果有粒径＞20 cm的砾料，在摊铺碾压时都会产生一定的困难，而采用强夯法施工对填料粒径要求就不是特别严格，骨料粒径可达到40～50 cm。经过我们多年的工程实践与观察，40～50 cm砾料经强夯夯实后，大部分已被击碎与周围的土结合为一体。其三，在高填方中，由于用强夯夯实路基影响深度较深，因此可加强填料与原地面之间的结合。

2强夯法的施工工艺

2.1配置施工设备

①夯锤：强夯锤锤重一般为10~40 t，其底面形式有圆形，也可为方形。一般来说，其底面形式宜采用圆形。锤底面积应根据土质确定，锤径一般为2 m左右，底面积为3~4 m2。锤底静压力值可取25～40 kPa。为了排除锤入夯坑时的坑内空气，减少空气阻力，保持夯锤平衡，确保夯击效果。锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔。实践中，我们―般采用脱钩夯锤。

②起重设备：由于15 t以上的履带式起重机具有行走方便、稳定性好等优点，因此起重设备应采用带自动脱钩装置的履带式起重机。采用履带式起重机时，起重机要有10～14 m的起重高度，为防止夯击时臂杆后仰，设剖顷覆，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施。此外，起重机的起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。

③其他设备配置：推土机、装载机、加油机、电焊机和相应测试项目的试验仪器等。

2.2施工准备工作

①施工前应熟悉施工图纸，掌握设计意图，同时，对现场进行实地考察，定位放线。

②强夯前，把路基表土、腐殖土、种植土、淤泥、树根全部从公路用地范围内挖出，同时清表厚度要大于30cm。为了便于起重设备行驶，同时又能处理湿陷、空洞问题，避免事故发生，应用推土机预压2遍，修筑机械设备进出场道路，以保证有足够的净空高度、宽度、路面强度和转弯半径。当地下水位较高、表层为饱和粘性土、液化流动的饱和砂质土时，为了使重型机械在场地的运行和减少夯锤拔起时的负压，可在其表面铺0.2 m～2.0 m厚的砂石垫层。为了防止路基表面积水，雨期施工周边要挖好排水沟。

③为了掌握土质情况，强夯施工前，应对不均匀土层进行钻孔和原位相关试验。为了便于指导地基夯实施工，应依照地形情况，相间50～100 m就需取一处进行图样分析，确定最佳含水量和最大干密度。为了避免影响夯实质量，应对由于路基冻融或下雨造成的地表湿软进行清除或者翻挖晾晒。

④施工前必须正确选择施工参数，以保证强夯取得理想的效果。强夯的参数主要包括以下几个方面：夯击的次数与遍数、强夯的有效深度、夯击的间歇时间、夯点布设及强夯范围等。

⑤为了避免因强夯施工而将现场范围内的地下构筑物和各种地下管线破坏，强夯施工前，应对其位置及标高等进行检查，并采取必要的措施。2000 kN・m以下强(重)夯距地下障碍物的水平距离要大于10 m，距地面、地上障碍物的水平距离要大于20 m。为了最大限度减少扰民，施工尽可能选在白天进行，尽量错开午休和晚间休息时间。

⑥对主要作业人员进行安全培训，并对其进行施工技术交底。

2.3施工要点

①填筑材料应采用隧道出渣的泥岩，爆破后的最大粒径应小于压实层厚的1/2，如果超过1/2，就应进行剔除或二次破碎。另外，必须人工破碎个别运到现场的超粒径填料。如人工破碎困难，采用铲车挖机把其清除出路基。距路床顶0.5～2.0 m部位，粒径一般要小于30 cm。距路床顶2 m以下层次粒径一般要小于50 cm。

②强夯法的加固应先边缘，后中央进行分段夯击。起重机应按照直线行驶，每夯完一遍，用推土机整平场地，下一遍夯击需要等到放线定位后才可进行。强夯法的加固应按深层土中层土表层土用推土机将夯坑填平的顺序进行。由于夯坑底层以上的填土比较疏松，而且强夯产生的强大振动，会导致周围已经夯实的表土层有一定程度的振松，因此，在条件允许的情况下，需采取措施在最后一遍点夯结束后，再用小夯锤低能量夯击一遍。为了提高表层土的夯实效果，应适当增加满夯的夯击次数，以防止路基的沉降和不均匀沉降。

③在强夯施工中，夯击次数既不是越少越好，也不是越多越好。应根据每夯坑的夯沉压缩量、土质条件和计算沉降要求来确定。以达到最佳次数为宜，超过最佳次数再夯击，容易将表层土夯松。施工时，土体压缩层越厚，土的颗粒越细，含水量越高，夯击的遍数越多；当夯击沉降量为计算最终沉降量的80％～90％时，即视为夯击完毕。实践证明，应以最后1击的平均夯沉量小于3.5 cm及最后2击每击夯沉量极值小于5 cm的双控指标控制来确定每夯点的夯击遍数，能更好地确保路基的填筑质量。

④夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不能因为夯坑过深而发生起锤困难。夯击时夯位应准确，落锤应平稳，当错位或夯坑底倾斜大于15°时，应用砂土将坑底整平才能进行下一次夯击。

⑤应根据土中超静孔隙水压力的消散时间，控制两遍夯击之间的时间间隔，根据实际测试数据时间间隔应大于7 d。

⑥强夯施工不得在大雨天甚至下雨前进行。在强夯施工中，一旦发现快要下雨时，应及时掩埋或覆盖夯坑，同时做好排水设施，以排除表面积水。

⑦为了防止尘土飞扬，石、水四溅，应根据实际情况对夯击场地适当洒水。在吊车操作室挡风玻璃前，应增设一面铅丝防护网。

2.4安全措施

①以“安全第一”的思想为指导思想，为了充分发挥安全员的监督作用，应建立健全安全生产规章制度，实行标准化管理和标准化作业。杜绝违章作业。

②为了确保施工人员、施工设备的安全和施工质量，在施工过程中要重视对气象资料进行收集，不得安排在雨天、雾天或六级以上大风天进行强夯施工。

③不能让机械设备带故障作业，严禁非驾驶人员操作机械设备。同时应加强机具设备的维修保养，确保机械设备性能处于良好状态，

④对施工现场进行严格管理，明文规定，除了施工人员，其他闲杂人员禁止进入现场，且不能在起重机臂下、夯锤下站人，强夯作业时，为了避免飞石伤人，周边不得有闲杂人员。

2.5施工质量检验

①由于强夯处理过的路基会随着时间的增长，其强度会渐渐恢复和提高的。因此，对于低饱和度的粉土和黏性土地基可在强夯施工结束的21-28 d进行检验。

②通过土性选用原位测试和室内土质试验确定质量检验的方法。对于重要工程项目应增加检验项目，也可做现场大型载荷试验。

③质量检验的数量依据，应以建筑的重要性和场地复杂程度为参考标准。每个简单场地上的一般建筑物地基的检验点要大于3处；而重要建筑物地基或复杂场地则相应的增加检验点数。检验深度要高于设计处理的深度。

3施工中常见问题及处理措施

①土捣。土捣是在垫层厚度过薄，第一遍夯坑过深，以致在第二遍点夯时产生的。解救措施应采取调整施工工艺，并增加垫层厚度，调整强夯施工参数，此外还应加强排水。

②弹簧土。弹簧土是指由于土的含水量高于达到规定压实度所需要的含水量以致无法压实的粘性土体；当地基为粘性土且含水量较大，趋于饱和时，夯打后地基踩上去有一种颤动的感觉。弹簧土的处理方法一般采取以下几点措施：为了加快土体的排水固结，在夯点间打设竖向排水通道；重视排水；挖除局部的“弹簧土”，然后用混石填筑；改夯击为翻晒。

③拔锤困难。针对拔锤困难，可以通过以下措施解决：改变夯锤底面积，选择接地比压力小，而锤底面积大的夯锤；加大场内排水和降水；夯锤中部的通气孔要疏通；强夯施工参数要进行调整。

4结语

强夯技术能改变深层土体结构，增大土的密度，减少路基工后沉降，达到处理不良土体的目的。与此同时，强夯法也存在着例如设备移动不方便，检测时间长等缺点。因此，在具体实践中，设计我们应按要求的沉降标准进行，同时还应加强施工质量的控制，以确保路基压实度。

参考文献：

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[3] 贺鹏,李曦辉.强夯法在桓丹高速路基工程中的应用[J].中 国科技博览,2011,(16).