強夯法在公路軟土地基處理中的應用

蔣向軍

本文針對強夯法在公路軟土地基處理中的應用，結(jié)合工程實例，在簡要闡述強夯法基本概述的基礎上，從施工參數(shù)確定、施工方法的具體應用、技術措施三個方面分析了強夯法在公路軟土地基處理中的應用要點，并提出強夯法施工質(zhì)量的控制措施。希望對推廣強夯法有一定參考和借鑒。

軟土地基承載力比較低，壓縮性比較強，含水量比較高，需要進行合理的加固處理，否則會引發(fā)嚴重的地基沉降等質(zhì)量問題，影響公路工程的的總體質(zhì)量。因此，在公路工程施工中，為保證施工質(zhì)量，促使各道工序能夠順利開展，可采用強夯法進行加固處理。通過合理計算軟土地基沉降量，制定合理的處理方案，能有效避免地基沉降，保證施工的安全性?；诖?，開展強夯法在公路軟土地基處理中應用的研究就顯得尤為必要。

一、工程概述

某公路工程，總長度為24.68km，地基基礎寬度為32m，為標準的雙向六車道，其中一段公路原來為養(yǎng)魚池，低級松軟，回填土層為濕陷性黃土，屬于典型的軟土地基。在施工之前，委托當?shù)氐刭|(zhì)勘察單位對軟土地基進行全面勘察，按照勘查結(jié)果，決定采用強夯法對該路段軟土地基進行處理，取得良好效果，值得同類工程大力參考借鑒。

強夯法基本概述。強夯法是公路軟土地基處理中常用的方法，主要機理是通過升降設備，將重錘提升到一定高度，然后讓重錘做自由下落運動，重錘接觸地面后，會形成較大的沖擊波，將軟土地基中多余的水分排出，從而降低孔隙比，壓縮土體，提升地基的承載力。夯錘在下落過程中，產(chǎn)生的沖擊具有震動效果，以波形方式傳遞到下層基礎，從而提升地基整體穩(wěn)定性。強夯法是將軟土地基當做彈性空間體，夯錘下落后產(chǎn)生的重力勢能會轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，再以聲波的方式傳遞到地基四周，其中部分動能受到土層摩擦力的影響，會轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，其余動能促使土體自由震動。通過縱波、橫波相互疊加的方法，作用于土體上。其中縱波會形成軟土地基的液相產(chǎn)生作用，促使空隙間水壓力不斷提升，將軟土地基中多余的水分排出，此過程中，土體顆粒會發(fā)生錯位現(xiàn)象，致使土體骨架解散。而橫波則主要作用于土體顆粒中，可促使土體更加密實。

二、強夯法在公路軟土地基處理中的應用

1.合理確定施工參數(shù)

在公路軟土地基處理中應用強夯法時，為保證加固效果，提升公路工程施工質(zhì)量，需要合理確定以下參數(shù)：

（1）機械設備選型

強夯法施工時，常用的設備主要有兩種，一種是30t以上帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機；另一種強夯專用機械設備。本工程采用了第一種機械設備，在臂桿端部設置了輔助門架做為安全保護，避免夯錘下落時發(fā)生機架傾覆問題。夯錘的重量及夯錘底部面積，通過工程設計文件要求的單擊夯擊能進行確定。夯錘底部盡量為原形，并堆成布置上下貫通的氣孔。

（2）夯錘落距

夯錘重量計算公式：

此公式中，H表示強夯影響深度（m），δ表示系數(shù)，G表示夯錘的重量（kg），L表示夯錘的落距。通常情況下，夯錘的落距按照單擊夯擊能及夯錘的重量進行確定。

（3）夯擊遍數(shù)

在軟土地基強夯處理中，夯擊遍數(shù)一般為3遍，包括主夯、副夯、滿夯。其中主夯和副夯是重點，本工程在強夯時，夯擊遍數(shù)為3遍，其中第一遍為隔一點跳夯，第二遍補充第一遍夯擊的空隙，第三遍選擇了低能量滿夯，保證強夯夯擊錘印相互搭接。

（4）夯擊次數(shù)

在強夯施工中，夯擊次數(shù)需要按照設計圖紙進行確定，保證每次夯擊的夯擊能不小于2000KN·m，并保證每個夯坑中不存在大尺寸隆起現(xiàn)象，避免夯擊深度過大，增加起錘的難度。堅持土體豎向壓縮最大而側(cè)向位移最小的夯擊原則。為獲知精確的參數(shù)，每個夯擊點位都需要安排專人進行檢查和記錄，最大限度上保證夯擊質(zhì)量。

（5）夯擊點布置

夯擊點布置是強夯施工的重點，其布置效果，對軟土地基處理質(zhì)量有較大影響，需要按照軟土地基基底平面形狀合理布置，本工程按照梅花樁形式布置，取得了良好效果。

（6）夯擊遍數(shù)間隔時間

夯擊間隔時間需要按照軟土地基中超靜孔隙水壓力的實際消散時間進行確定，如果存在超孔隙水壓力，或者夯坑中存在較大隆起問題，必須立即停止夯擊，等孔隙水壓消散之后才能繼續(xù)夯擊。

2.施工方法選擇

為保證強夯施工的準確性，在施工之前，需要先通過放線測量，確定好控制軸線和強夯施工的場地變現(xiàn)，本工程通過釘木樁和灑白灰的方法，確定強夯施工主夯點、副夯點等為位置。然后確定場地高度設計水準基點，以便分階段進行強夯，按照從邊緣向中間的原則逐步夯擊。起重機必須沿著直線前進。起重機就位之后，調(diào)整夯錘和夯擊點的位置，保證二者處于同一豎直線上。接著測量夯擊之前，夯錘頂部高程，保證夯擊能滿足設計要求。在具體夯擊過程中，需要按照實際試驗和設計情況確定好夯擊參數(shù)，并保證夯錘起吊勻速起吊，夯錘嚴禁在空中停留太長時間，嚴禁快升快降，避免夯錘發(fā)生脫落現(xiàn)象。當夯錘自由下落完成之后，再放下吊鉤，測量錘頂高程，如果夯擊后，發(fā)生夯坑底部傾斜，需要填平后重新夯擊。

在夯擊停止作業(yè)時，要盡量夯錘放在地面。夯錘起吊之后，保證臂桿和夯錘下方周圍15～20m內(nèi)沒有人員停留。在開始強夯之前，需要檢測夯錘和夯點是否一致，如果存在偏心，需要在夯錘邊上焊接鋼，避免夯錘發(fā)生傾斜，夯坑要做到邊夯擊邊回填，回填完成后在12小時內(nèi)必須進行完成夯擊，避免發(fā)生積水問題。在具體施工時，要邊施工，邊記錄，嚴格按照設計標準和工程需求，確定夯擊次數(shù)和控制標準。當點夯完成之后，立即用推土機整平。最后用低能量滿夯一遍。如果外界氣候干燥，風力較大，在強夯時需要灑水降塵。如果風力超過5級，必須停止夯擊，避免發(fā)生機械傾覆問題，保證施工的安全性。為避免發(fā)生飛石傷人安全事故，凡是進入強夯施工現(xiàn)場的人員，要佩戴好安全帽及勞動保護用品。在夯擊過程中，現(xiàn)場施工人員必須退到施工安全紅線之外，嚴格按照操作規(guī)程操作。在夯錘上要對稱布置貫通的通氣孔，如果發(fā)生堵塞，要及時清理通開。切實做好強夯施工過程監(jiān)測，派遣專業(yè)技術人員在施工現(xiàn)場監(jiān)測和指揮。

3.技術措施

在強夯施工時，需要在施工現(xiàn)場布置排水溝，便于擠壓出來的積水能夠及時排出。嚴格按照現(xiàn)場地質(zhì)勘察報告選擇回填土，保證回填土中含水量符合要求。在具體施工中，如果一些區(qū)域無法進行強夯處理，要會同現(xiàn)場監(jiān)理工程師、設計師、施工單位研究商談解決辦法。在進行強夯分段施工時，需要嚴格堅持從兩側(cè)向中間施工的方法，并沿著地下水排水方向施工，避免形成“水囊”隱患。終止夯擊的條件為：按照設計要求，最后兩次夯擊時，平均夯擊沉降量低于50mm。按照地質(zhì)勘探報告提供軟土地基天然含水率平均值，保證夯擊結(jié)束之后，達到最大含水率的要求。

在夯擊過程中，為保證施工質(zhì)量和效果，便為后期施工及設計提供真實可靠的依據(jù)。需要按照工程施工流程，派遣專業(yè)人員對施工中過程進行全面檢測，主要涉及到以下幾方面內(nèi)容：

第一，在強夯法施工之前，需要對夯錘的落距、重量、形成的重力勢能等進行詳細計算。如果夯錘和地面接觸之后，會導致地面發(fā)生嚴重破損，無法起到強夯的效果，必須及時更換夯錘，避免重力勢能計算誤差過大，影響最終夯實效果。

第二，在強夯法施工過程中，極易發(fā)生夯擊點放線誤差過大的問題，為保證夯擊加固效果，每次夯擊之前，都要對夯擊點和夯錘下落位置進行詳細檢測，以提升夯擊精度，保證施工質(zhì)量。

第三，在軟土地基處理中應用強夯法，需要結(jié)合工程設計和建設標準，對每個夯擊點的夯擊次數(shù)、夯擊效果等進行詳細檢測。

第四，起重機就位之后，需要及時調(diào)整夯錘和夯點的具體位置，保證二者能夠相互重合。

三、結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，分析了強夯法在公路軟土地基處理中的應用，分析結(jié)果表明，在案例工程中應用強夯法之后，施工效果得到了預期效果，只有全面掌握軟土地基實際情況，并通過試夯，確定最佳的夯擊參數(shù)和標準，從每個施工細節(jié)入手，嚴格按照相應的規(guī)范和標準進行施工，才能保證施工質(zhì)量，為公路工程后期施工建設奠定良好基礎。