強夯法在公路工程路基施工中的應(yīng)用技術(shù)研究

陸剛

（甘肅省交通工程建設(shè)監(jiān)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(chǎn)生的沖擊力，可快速固結(jié)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(yīng)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(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)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(fù)錘打，在此過程中借由夯擊力固結(jié)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(xiàn)不均勻沉降的問題。

1.2 強夯法的特點

強夯法的主要優(yōu)勢首先是操作便捷，而且沒有嚴(yán)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(yè)。而強夯施工則對于填料的粒徑?jīng)]有嚴(yán)格要求，可夯實的骨料粒徑可達40～50cm，根據(jù)相關(guān)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(jīng)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(shè)路基時使用強夯法可以緊密地結(jié)合地面土體和填料。需要注意的是，應(yīng)避免在復(fù)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(yè)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(jié)構(gòu)，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(nèi)容：動力密實機理、動力固結(jié)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(jù)動力密實機理，在夯擊的過程中，強大的沖擊產(chǎn)生的動力荷載，在擊打到路基上時，會將路基當(dāng)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(jié)，提高路基的承載力和密實度。根據(jù)相關(guān)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(jié)構(gòu)，使路基的承載力提高至原本的2～3 倍。

1.3.2 動力固結(jié)理論

在使用強夯法處理細(xì)顆粒飽和土地基時，借用的動力能源是重錘下落時產(chǎn)生的沖擊力，可以使地基土體的局部出現(xiàn)液化現(xiàn)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(jié)，使公路工程路基的強度得到顯著提升[2]。也就是說，應(yīng)用動力固結(jié)理論的關(guān)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(fā)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(dāng)中，當(dāng)土體當(dāng)中的碎石量積累到一定程度之后，碎石之間會產(chǎn)生摩擦力，并與土壤板結(jié)到一起，形成碎石墩，對地基起到固結(jié)的作用。除此之外，動力置換原理的運用就是在淤泥當(dāng)中夯入碎石，從而能夠?qū)Φ鼗M行強化，提高公路工程地基的承載力。

2 強夯法參數(shù)的設(shè)計

2.1 準(zhǔn)確計算有效加固深度

對于有效加固深度進行確認(rèn)，不僅可以將其作為主要依據(jù)選擇處理公路路基的方法，同時，也可以以此為指標(biāo)參數(shù)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(zhǔn)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(chǎn)生的夯擊能受到了夯錘和落距的影響。首先，相關(guān)工作人員需要對公路路基的土體類型有所了解，并結(jié)合路基的結(jié)構(gòu)和影響深度對夯擊能進行確認(rèn)，在此基礎(chǔ)上對于夯錘和落距進行確認(rèn)。在處理公路路基的過程中，可以根據(jù)骨料的粗細(xì)對夯擊能進行確認(rèn)，粗粒土的夯擊能范圍保持在1000～3000kN/m2，而細(xì)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(yīng)該對重錘的高寬比進行控制，使其數(shù)值保持在1∶2.5～1∶2.8；最后，需要嚴(yán)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(zhǔn)確布置夯基點，確定夯擊點間距

夯擊點的位置應(yīng)充分考慮公路路基的范圍以及其他涉及參數(shù)。而在對夯擊點的間距進行確定時，應(yīng)綜合考慮公路路基的土體性質(zhì)，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(jù)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(jié)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(shù)和夯擊遍數(shù)

在使用強夯法處理公路路基時，應(yīng)該結(jié)合工程的實際情況計算夯擊擊數(shù)和遍數(shù)，嚴(yán)格按照計算原則對夯擊擊數(shù)進行確認(rèn)。一般情況下，在進行夯擊作業(yè)時，可以將次數(shù)控制在4～10 次[4]。此外，在對夯擊遍數(shù)進行確認(rèn)時，工作人員需要對路基土體的實際性質(zhì)充分考慮，一般來說，在進行夯擊時需要重復(fù)2～3 遍夯擊作業(yè)。

3 在公路工程路基施工當(dāng)中應(yīng)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(yè)之前，首先需要平整作業(yè)場地，并且在路基周邊設(shè)置排水設(shè)施。除此之外，還需要根據(jù)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(qū)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(yè)。

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(yè)施工時，需充分考慮相關(guān)設(shè)計方案以及測試好的夯擊參數(shù)，確保平穩(wěn)落錘，準(zhǔn)確無誤的擊中需要夯擊點。作業(yè)時也不可避免出現(xiàn)夯坑，所以，在完成夯擊作業(yè)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(xù)進行下一步的夯擊作業(yè)[5]。

如果路基土質(zhì)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(shè)置到路基內(nèi)部，這樣就能夠?qū)⒙坊林械乃旨皶r排出。同時，在進行夯擊作業(yè)時，還需要在路基當(dāng)中鋪設(shè)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(fù)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(jiān)測施工的全部過程，并對施工過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時記錄，尤其是夯錘重量和落距等相關(guān)參數(shù)，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(dāng)中應(yīng)用強夯法

3.2.1 做好施工前的準(zhǔn)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(zhì)量，在作業(yè)之前，需提前準(zhǔn)備好施工過程中可能使用到的施工機械設(shè)備和施工功能材料。此外，工作人員還需要全面、仔細(xì)地勘察施工現(xiàn)場，對于現(xiàn)場地基環(huán)境以及地下的管線布置等有明確的認(rèn)識。除此之外，為了確保在對公路路基進行處理時，施工現(xiàn)場的地下水高度不會影響夯擊效果，還需要工作人員細(xì)致勘察施工區(qū)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(zhì)等進行詳細(xì)記錄，結(jié)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(jié)合工程設(shè)計圖紙當(dāng)中涉及的相關(guān)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(yè)的過程中，注意保護邊樁。另外，對于地表耕植土，地基當(dāng)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(shè)置排水管，排出場地內(nèi)積水，避免影響夯擊作業(yè)的進行。

3.2.3 測設(shè)點位

在完成施工場地的平整作業(yè)之后，工作人員需要恢復(fù)設(shè)置在路基周圍的中樁，確定強夯范圍，使用石灰線標(biāo)記具體的夯擊位置。之后，工作人員需要結(jié)合實際施工方案確認(rèn)施工路線和總體長度，并對夯擊點的位置進行計算，根據(jù)相關(guān)要求來對第一批夯擊點點位進行確認(rèn)。在確定夯錘下落的位置時，需要結(jié)合夯點中心和夯擊半徑，在此基礎(chǔ)上畫出石灰圓圈，確定準(zhǔn)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(jù)對路基的夯沉量進行計算。

3.2.4 夯機就位

在準(zhǔn)備好夯錘之后，工作人員需要仔細(xì)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(chǎn)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(fù)夯擊四次之后，才完成第一次夯點的夯擊作業(yè)。

在進行夯擊作業(yè)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(fā)現(xiàn)夯機的沉降量＞5cm，就需要繼續(xù)夯擊路基，一直到沉降量小于5cm 為止，并將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來，在對一個夯擊點的夯擊作業(yè)完成之后，才可以進行下一個，然后繼續(xù)進行夯擊施工，一直到第一批夯擊點的夯擊作業(yè)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(yè)，首先工作人員應(yīng)該夯擊第一批夯擊點，在完成夯擊作業(yè)之后，還應(yīng)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(yè)施工。

3.3 對公路工程路基強夯法施工質(zhì)量進行檢測

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

4 結(jié)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(jié)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(yè)區(qū)域的實際情況，對在進行夯擊作業(yè)過程中涉及的相關(guān)參數(shù)進行準(zhǔn)確計算，并且對參數(shù)進行檢驗評定，使公路路基的處理質(zhì)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(zhì)發(fā)生變化，使公路工程的整體建設(shè)水平得到顯著提升。