强夯法在处理公路路基中的应用分析

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摘要： 强夯法由于具有设备简单，施工便捷，适应范围广，节省材料，降低投资，工期短等优点，已被广泛应用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基，具有施工速度快,处理效果好的特点。文章通过分析强夯法在公路路基中的施工工艺，提出了在施工中应注意的要点和质量控制措施。

关 键 词：强夯法 路基检测

中图分类号： U213.1 文献标识码：A 文章编号：

Abstract： Dynamic compaction method has simple equipment, convenient construction, wide adaptation range, save material, reduce investment, short construction period and other advantages, has been widely applied in the processing of gravel, sand, low saturation silt and clay, collapsible loess, miscellaneous fill foundation and soil, high construction speed, good treatment effect characteristics. This article through the analysis of dynamic compaction method in highway subgrade construction technology, put forward to should pay attention to in the construction points and quality control measures.

Key Words： Dynamic compaction method; Roadbed; Testing

引 言

强夯法常用来加固碎石土、砂土、非饱和粘性土、杂填土、湿陷性黄土等类地基基础，广泛应用于工民建、公路、铁路路基、机场跑道、码头等地基处理工程。该处理方法具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点[1]。它通过用巨锤(锤重一般为80～250kN)从高处自由下落(落距一般为8～40m)对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，由于土由固液气三态组成，在冲击力作用下土体产生瞬间变形，土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，土中的孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低压缩性。强夯法是一种适用面广、加固效果显著、经济有效的地基加固方法。

1强夯处理方案

1.1强夯施工参数的确定

强夯施工参数应依据工程场地的土质情况和具体工程质量要求以及试夯参数确定，主要参数有：有效加固深度、单位夯击能、夯点的布置及间距、单击夯击数及夯击遍数等。

（1）有效加固深度

有效加固深度既是强夯加固效果的表示，又是选择地基处理方法的重要依据，它反映了处理效果。根据我国的实践经验，一般按下式计算公式：

（1）

式中： ―――有效加固深度(m)； ―――夯锤重（kN）； 为落距（m）； ―――与土的性质和夯击能等因素有关的系数，一般变化范围为0.5～0.9。根据工程地质条件和设计要求。

（2）单击夯击能

锤重M(kN)与落距h(m)是影响夯击能和加固深度的重要因素，设计中按单点夯击能考虑。

（2）

式中： ―――单击夯击能（kN•m）。 ―――夯锤重（kN）； 为落距（m）；

（3）夯点的布置及间距

为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按三角形或正方形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。根据现场实际情况，可采用正方形或梅花形布置。主夯与副夯时夯点间距采用4.0m；满夯时夯点彼此搭接采用1/4夯锤直径。

1.2强夯处理参数

（1）夯击点布置:按间距3m的梅花形布置；

（2）单击夯击能：锤重为20t，落距为13.0m，夯击能为260t•m；

（3）有效加固深度：取加固深度修正系数为0.5，按梅纳公式则有H=0.5(20×13)0.5=8.lm，可满足设计要求；

（4）夯击次数:用水准仪观测夯击点沉降量，最后两击平均下沉量小于5cm即停止夯击。

1.3处理方案

为消除路基滑移、沉降的质量隐患，达到路基加固处理的目的。根据施工方法、成本和进度快慢对比分析，可优先采用单排点强夯施工处理，即施工好路基后（距路槽底30cm），在路面施工前，对新填和旧有的路基按如图1所示对交接面进行强夯施工。

图1强夯位置示意图（单位：mm）

2强夯法施工工艺

2.1施工程序

强夯施工程序为：清理、平整场地一标出点夯位置、测量场地标高一起重机就位、夯锤对准夯点位置一测量夯前锤顶高度一将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高度一往复夯击，按规定夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击一按上述程序逐次完成一段点夯击遍数一点夯完成一段时间后用推土机将夯坑填平，测量场地标高一用低能量满夯1～2遍，将场地表层松土夯实。

2.2施工方法

（1）强夯施工采用履带吊车，配以支架，自动脱钩器，特别滑轮组吊钩和圆台形铸钢锤组成一套强夯机组，按设计要求，对处理区的夯点、每点击数、夯击遍数等按设计要求进行有序可控的夯击作业施工。每台强夯机组，需配备吊车司机1名，起重工3～4名进行强夯施工作业，同时还需配备1台水平仪和1名测量记录员，在夯击施工时，观测每个夯点的每击夯沉量，并严格控制好最后两击的平均夯沉量满足要求，并在布置图和强夯施工记录纸上如实做好观测记录。

（2）夯击施工。强夯点夯施工，采用行夯击法进行夯击作业。夯点打完，采用推土机推土填坑，平整场地，再打1遍～2遍满夯即可（见表1）。

表1强夯参数

（3）强夯施工的步骤：a.清理并平整施工场地；b.标出第一遍夯点位置，并测量场地标高；c.强夯机就位，使夯锤对准夯点位置；d.测量夯前锤顶高度；e.将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶标高。发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，及时用土将坑底找平；f.重复步骤；e.按设计规定的夯击数及控制指标，完成一个夯点夯击；g.重复步骤c～f，完成全部夯点的夯击；h.用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；i.在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程；j.整理填写强夯施工测量记录，以备交工验收。

2.3施工要点

（1）根据现场试夯结果，确定强夯施工的各项参数。同时应查明强夯范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。

（2）起重机行走和夯击时，夯锤与起重设备之间的最有利位置应该是：“顺向走车，横向夯击，上坡锤前，下坡锤后”。顺向走车，即起重设备吊锤行走时，锤在行走路线的中心线上；横向夯击，即夯击时，起重臂轴线与履带板中心线垂直；上坡锤前，即起重设备上坡行走时，夯锤在行走方向的前边；下坡锤后，即起重设备下坡行走时，夯锤在行走方向盘的后边。

（3）夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。坑底上含水量过大时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击坑填平，再进行下一遍夯击。

（4）做好施工过程中的监测和记录工作，包括检查夯锤重和落距，对夯点放线进行复核，检查夯坑位置，按要求检查每个夯点的夯击次数、每击夯沉量等，并对各项参数及施工情况进行详细记录（地基处理质量目标见表2），作为质量控制的依据。

表2路基处理质量目标参照表

3强夯质量检测

强夯完成后，用推土机将场地整平后进行载荷板试验，载荷板面积为1.5×1.5m2，宜在拟试压表面用超过20mm厚的中粗砂找平。

加荷等级为8～12级，最大加荷量为三倍设计荷载。每级加荷后按间隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时读一次沉降，连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，认为已稳定，可加下一级荷载。

在试验时出现承压板周围的土明显的侧向挤出或出现裂缝和隆起，沉降急剧增大，荷载～沉降曲线出现陡降段；或在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准；或s/b大于等于0.06(b为承压板宽度或直径)，可以终止加载。满足其中一条时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。

承载力确定可按p～s曲线上有明确的比例界线所对应的荷载值，或取s＝0.01b、0.02b、0.03b所对应的荷载值。测试方法详见规范要求。

4保证施工质量的措施

（1）施工前采用先进的测量仪器进行施工控制网点测量，设置足够数量的坐标桩，并需经技术员及监理工程师复测验收，施工中认真测量夯点测放和强夯夯沉量观测，现场的控制桩应树立明显标志加以保护，并定期进行复核、检查。

（2）项目经理组织技术管理人员及工长共同会审图纸，详细审查落实施工方案及现场施工条件，待都具备开工要求后，向班组长及全体施工人员进行详细的技术交底。

（3）加强技术管理，现场严格执行“自检、中检、终检”的三检制度，即班组质量员进行自检，项目部质量员对班组进行中检，最后由监理工程师进行终检。

（4）工地现场派驻专职质检员，各班组兼职质检员。开工前应检查锤重落距，经甲方及监理工程师复核认证后，任何人不得随意改变。

（5）在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应立即纠正。

（6）认真做好每遍夯前及夯完平整后的场地高程及夯坑沉降测量观测施工记录。搭夯夯印一定要搭接。

（7）强夯机组就位之后，准确丈量夯点间距，使之保证满足设计要求。

（8）各夯点均应用石灰粉放出夯锤中心点，如发生偏锤应重新对点，夯位偏差不大于15cm。

（9）强夯施工中，要密切注意异常现象，对夯沉量异常、夯锤反弹、地表隆起等要加强监测，如实记录，及时报告监理工程师研究解决方法。

（10）选用圆形带气孔的锤，夯锤气孔应保持通畅，如遇堵塞，应随时将塞土清除。

（11）施工中发现锤偏离夯坑中线应立即调整对中，夯击后如发现坑底歪斜较大，需及时用土将坑底垫平方可继续施工。

5结束语

强夯施工技术已越来越广泛地应用于公路工程施工，通过对路基强夯，有效地消除了新老路基结合容易产生的滑移、下沉的病害发生。如何更好地选择强夯技术参数，怎样利用强夯技术处理台背回填不密实问题等，值得我们在今后的施工中不断地探索和总结。

参考文献：

[1]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[s].2002.

[2]左名麒，朱树森.强夯法地基加固[M].北京：中国铁道出版社.2003.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。