强夯法在路基填筑中的应用

摘要：本文结合工程实例，简要介绍强夯法的加固机理、施工工艺及试验检测

关键词：强夯、路基填筑、施工工艺

一、工程概况

江西省景德镇市通站路延伸工程为城市一级主干道，路面总宽度40米，位于火车站同曙光路连接路段区域，全长654.641米。该工程在部分建筑区域为菜地、池塘。路基借土填方总计7万多立方米，平均填土高度4.5米左右。现已填松建筑垃圾等杂填土（未分层压实）5万立方米。由于松填土稳定性不足，土体压缩量大，自身固结尚未完成，满足不了设计要求。如果把回填土挖开分层碾压将严重影响施工进度。在业主、监理的同意下，施工单位采用了强夯法对该工程的路基松填土进行处理。

二、强夯法的加固机理、特点和适用范围

1、强夯法的加固机理

强夯法属于高能量夯击，它是用起重机将大吨位夯锤机吊到6-30米高度后，自由落下，给地基土以强大冲击能量的夯击，在土中出现冲击波和冲击应力，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土体重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，满足设计用户的要求。

2、强夯法的特点

强夯法的特点是施工方法和设备简单，施工速度快；适用土质范围广，加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍，变形沉降量小，压缩性可降低2～10倍，加固影响深度达6～10米。

3、强夯法的适用范围

强夯法适用于加固碎石土、沙土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及工业废渣、垃圾地基等的处理。当强夯所产生的振动对周围的建筑物有影响时，不得采用强夯法施工。必要时，应采取防振、隔振措施。

三、强夯法的机具设备

强夯法设备主要为夯锤、吊钩和起重机械等，

1、夯锤 一般采用钢材制作的装配式夯锤，或采用钢板外壳，内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土的混凝土夯锤。装配式夯锤可组成6t、8t、10t和12t等不同规格。夯锤底面积可有圆形和方形两种形状，其中圆形定位方便，稳定性和重合性好，应用较广。锤底面积一般根据表层土确定，对砂性土一般取3～4平方米；对于粘性土一般取不少于6平方米。夯锤宜设置1～4个直径20～30cm上下贯通的排气孔，以减少起吊夯锤时的吸力和夯锤落地前瞬时的气垫拖力，保证夯击能的有效性。本工程采用10t的混凝土圆形夯锤，带有4个直径20cm的排气孔，夯锤面积为3.5平方米。

2、起重机械 由于履带式起重机重心低，稳定性好，行走方便，故强夯施工中经常履带式起重机。起重机械的起重能力，当直接用钢丝悬吊夯锤时，应大于3～4倍夯锤；当采用自动脱钩装置时，起重能力应大于1.5倍夯锤。为增大起重能力和提升高度也可采用加钢辅助人字桅杆或龙门架的方法。

3、脱钩装置 脱钩装置要求有足够的强度，适用灵活，脱钩快速、安全。脱钩装置由鼓形轮、架板、锁卡、吊钩等组成。

四、强夯施工工艺

（一）强夯施工步骤

1、首先进行原有屯土地面高程的测量，并考虑强夯下沉后所增加的土方量，测量后计算计算现有屯土地面高程填至路基设计标高以上30cm（预估强夯整体下沉量）所需要的土方量。

2、清理好强夯范围的场地，按照计算的土方量进行松填土，松填土完毕后用推土机进行整平，并用压路机静压一遍。

3、根据设计图纸对夯点进行布置

摆正夯击的准夯点，将装有自动脱钩装置的夯锤提到设计高度，使夯锤自由落下，夯击夯点，当夯机倾斜大于30度时，应将夯坑填平后在进行夯击。重复上述步骤，直至最后两击的下沉量小于5cm。注意保证夯点周围没有明显起降，并记录好每次夯击的下沉量，每一夯点的夯击能、夯击锤数。

5、把夯机夯锤移动到下一个夯点，按上述步骤进行下一夯点的夯击。

6、第一遍夯点全部夯完后，用推土机整平，精置4天后，（精置的时间根据回填土性质而定）按第二遍的夯点的布置，夯击能进行第二遍夯击。

7、第二遍夯击后，用推土机整平，静置4天后，按第三遍的夯击能进行第三遍场地满夯。

8、第三遍夯击后，用推土机整平并测量高程是否达到路基设计标高。若达到路基设计标高，直接用压路机进行封面碾压。若达不到则填筑找平层（不少于20cm）用压路机进行碾压。

（二）强夯的质量与安全保证措施

1、施工前由项目总工程师对强夯施工队伍的技术负责人及操作层进行技术交底，确保严格按照图纸施工。

2、施工班组人员严格按照国家操作规程作业。施工班组在交接班的过程应检查机维护机械设备，发现隐患及时处理。

3、施工现场应布置安全标志及宣传牌、进入施工现场人员，一律佩戴安全帽，严禁夯机底下站人。

4、施工人员中严禁酒后上岗，遇到六级及以上等级风力、大雨、大雾应立即停止施工。

5、强夯场地周围有地下管道及建筑物时，应在地下管道及建筑物10～15以外挖防振沟，确保周边地下管道及建筑物的安全。

（三）施工技术参数的确定

施工技术参数包括有效加固深度、锤重和落距、单位夯击能、夯击点布置及间距、夯点的夯击数与夯击遍数、两遍夯击的间歇时间、加固处理范围等。施工技术参数的确定也是强夯设计的验证和修改过程。

1、有效加固深度 强夯法的有效加固深度通过试夯得知该工程的有效加固深度在5.5米左右（该工程的路基平均填土高度仅为4.5米），到目前为止，还没有理论公式可以确定土的有效加固深度。

2、锤重和落距 锤重和落距是影响夯击能和加固有效深度的重要因素，直接决定每一击的夯击能。故法国路易·梅那总结得出了土有效加固深度的经验公式为h≈（TH）1/2（T—锤重（吨）H—落距（米））。

3、单位夯击能锤重与落距的乘积为夯击能。整个场地总夯击能除以加固范围的面积为单位夯击能。单位夯击能根据土的类别、有效加固深度等综合考虑。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000（KN*m）/m2，细颗粒土可取1500～4000（KN*m）/m2。本工程的回填土为粗颗粒建筑渣土，其单位夯击能通过现场试夯确定约为2000（KN*m）/m2。

4、夯击点的布置及间距 夯击点布置一般采用正方形或菱形布置。夯击点的间距一般根据土的性质和要求的处理深度等确定。加固土层厚、土质差、透水性差、含水率高的粘性土，如果夯击定太密，相邻夯击点的加固效应将在浅处叠加而形成硬壳层，影响夯击能向深部传递，因此夯击间距宜大；。加固土层薄、透水性强、含水率低的砂质土间距宜小些。为了使深层土得以加固，一般第一遍的夯击点间距取5～9米，以后各遍夯击间距可与第一遍相同，也可以适当减小。下一遍的夯击点往往布置在上一遍夯点的中间，最后一遍以较低的夯击能进行重叠搭接满夯，以确保近表土层的均匀性和较高的密实度。

5、夯点的夯击数与夯击遍数 夯点的夯击数是指单个夯点一次连续夯击次数。夯击遍数指经一定的连续夯击数，对整个场地的一批点完成一个夯击过程叫一遍。夯点的夯击数应根据夯击数和夯沉量的关系曲线确定。地基处理规范中规定，当满足最后两击的平均夯沉量不大于50mm，或当单击夯击能较大时，夯沉量不大于100mm的击数。一般每个夯点的夯击数为3～10击。夯击遍数应根据土的性质确定，一般情况下，可采取2-3遍后在以低能量满夯一遍。本工程夯击遍数为3遍（包括低能满夯）。

6、两遍夯击的间隔时间 两遍夯击之间应有一定的间隔时间，以利于土中超静孔隙水压力的消散，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。对于渗透性较差的粘性土的间隔时间，应不少于3～4周，对于透水性好的土质，可以连续夯击不需要间隔时间。本工程为建筑渣土，渗透性较好，第一遍夯击后精置了4天，第二遍夯击后未静置就进行了满夯。

7、加固处理范围 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出设计加固深度的1/2～2/3。并且不宜少于3米。本工程加固范围超过路基坡脚外3米。

（四） 施工要点：

1、强夯施工前，应先平整场地，查明场地范围内的地下构造物的标高。须采用必要措施（如挖隔振沟），以免因强夯施工而造成破坏。

2、路基填土或挖方都应考虑强夯范围内的预留夯沉量相当的土层厚。

3、当地下水位较高时，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工排水或镇填一定厚的松散性材料。

4、强夯应分段进行，从边缘向中间进行。

5、回填土宜控制含水量在最佳含水量范围内。

6、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，夯位准确。

7、做好施工过程中的监测和记录。作为质量控制的依据。

五、强夯后试验检测

在强夯的整个施工过程中我单位根据强夯地基质量检验标准（见表2）逐一进行跟踪检查，确保强夯的质量。强夯完毕，在业主与监理任意选取6点委托建设过程质量检测单位静载试验（检验结果见表3）

根据以上检测结果可知，本工程的路基松填土采用强夯法进行处理完全能满足设计要求。

结束语：

强夯法是地基处理中经常采用的方法。但路基填筑工程一般很少采用。本工程结合道路路基施工的实际情况，采用了强夯法进行处理，我单位不但取得了对本工程质量的有效控制和大大缩短了工期，而且还带来了不错的经济效益。

参考文献

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