强夯法施工技术在道路路基处理中的应用探讨

摘 要：强夯法具有设备简单、效果显著、经济和施工快等优点得到了广泛应用。本文作者结合工程实例，主要对强夯法施工技术在道路路基处理中的应用进行了简要的综述和分析。

关键词：强夯法；路基施工；地基处理

我国地域辽阔，地基土条件地域性较强，在公路施工时经常会遇到路基处理问题。当前施工时经常会遇到路基处理问题。当前工程建设中大量存在堆填不久的松散土问题，采用强夯法加固新近回填土地基具有较大的普遍性。强夯法又称动力固结法，即反复将重锤提到高处使其自由下落夯击地基， 利用夯锤自由下落的冲击能产生的冲击波使地基密实， 从而使地基的强度提高， 压缩性得到降低的方法。下文结合实例分析其在路基处理中的应用。

1 工程概况

在龙岗区平湖中环大道市政工程中部分路段冲沟发育，填方较大，且深部有泥炭质土分布，地下水位埋深 0.2～5.5m。采用强夯法处理，处理范围的土层自上而下依次为：（1）人工填土，厚2.5～8.5m，主要为粉质粘土和碎石，局部为粉土，含淤泥和植物根系，由于回填时间短，土层结构松散，承载力标准为80Kpa；（2）冲洪积层，粉质粘土，厚 0.7～5.8m，可塑状，承载力标准 160Kpa，属于中压缩性土；（3）沼泽沉积层，泥炭质粘土，层厚1.0～8.1 米，承载力标准值100Kpa；（4）坡残积层，粉质粘土，厚0.6～7.4m，硬塑，承载力标准值为220Kpa。地基处理要求为地基承载力标准值不小于150Kpa，地基压缩模量不小于0.9Mpa，地基有效加固深度8m，地基压实系数不小于0.95。

2 强夯法设计

强夯处理地基的关键在于合理设计强夯技术参数， 单击夯击能，夯击时间间隔， 夯击点布置，夯击遍数和夯击点距等。

（1）确定单击夯击能：根据工程对地基的具体要求，如最小地基承载力、最小地基压缩模量，最小压实度进行现场试夯，或当地经验确定有效加固深度。在缺乏现场试验资料或经验时，可按下表预估强夯法初步选定的设计参数：

由于本工程在有效加固深度 8m 区内，单击夯击能选用3000KN.m，重锤选用质量为 17.5t，底面直径为2.6m 的圆柱形铸铁锤或钢筋砼锤，采用落距为17.2 米。

（2）夯击遍数及夯点布置：根据地基土的性质确定夯击遍数应，土体压缩层越厚，土质颗粒越细，同时含水量较高，则需要的夯击遍数较多。一般情况下，可采用2～3 遍，最后再以低能量夯击一遍。前几遍为点夯，最后一遍为满夯，锤印相接。夯点布置成梅花形，点夯夯点间距根据压缩层厚度和土质条件确定。压缩层厚度大、土质差时夯点间距应加大，第一遍夯击点间距可取 3～6m，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适当减小。对于处理深度较大或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。本工程采用3 遍夯实，第1、2 遍为点夯，夯点布置成梅花形，第三遍为满夯，锤印相接，夯击能为 1000KN.m。

（3）单点击数:通过现场试夯确定，按照夯击次数和夯沉降量关系曲线确定，以夯坑的压缩量最大，夯坑周围隆起量最小为确定原则。除了按照试夯得到的夯击次数和沉降量关系曲线确定外， 应同时满足下列条件：1）最后两击的平均夯沉量不大于 7cm；2）夯坑周围地面不应发生较大的隆起，一般控制为小于等于10cm；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。

本工程试夯得到强夯击数（N）与夯击沉降量（s）的关系曲线图如下：

由曲线图可知从第 6 击开始单击夯坑沉降量就小于 10cm，从第8击开始沉降量小于 7cm, 所以第 1、2 遍选择单点击数为8击，第3遍单点为2击。

（4） 夯击遍数的时间间隔：两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间， 应不少于 3～4周；一般采用的间歇时间为 1～3 周，对于渗透性好的地基土可连续夯击。

根据本工程的地质情况，确定每遍之后的孔隙水消散期为21 天。

（5）强夯主要机具设备的要求：强夯加固效果在夯击能相同的条件下与夯锤的底面尺寸密切相关，夯锤底面积小，强夯效果越好。但是如果锤底面积过小，可能楔入土中造成破坏。因此《建筑地基处理技术规范》建议，锤底静压力宜控制为 25~40kpa。夯锤的选择根据施工机械的起吊能力和起吊高度配备，采用铸铁夯锤可在不加大起吊重量和起吊高度的条件下，提高夯击效果和加固深度，建议最好采用铸铁夯锤。在条件所限情况下，可在钢壳内填充砼。一般情况下夯锤重可取 10～20t，其底面形式宜采用圆形，锤底面积宜按土的性质确定。为了提高夯击效果，锤底应设置若干个与顶面贯通的排气孔，气孔直径一般 25~30cm。以利于夯锤着地时，坑底空气的排出和减少起夯时坑底的吸力。

（6）根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一置数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。

3 强夯法施工

（1）强夯施工宜采用带自动脱钩装置的履带式起重机或其它专用设备。当地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料。夯坑内或场地积水应及时排除。对积水洼地和地表裂隙要填平夯实。施工前， 查明场地内范围的地上、地下构筑物和各种地下管线的位置，采取必要的保护措施。

（2）强夯施工可按下列步骤进行：1)清理并平整施工场地；2)标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；3)起重机就位，使夯锤对准夯点位置；4)测量夯前锤顶高程；5) 将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；6) 按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；重复步骤3）至6），完成第一遍全部夯点的夯击；7) 用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；8) 在规定的时间间隔后，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。

本工程的主要工艺流程为：

场地整平―测量夯前场地高程、绘高程图、放点―第 1遍点夯―夯中推平、碾压、检测―绘高程图、放点―第2遍点夯―夯中推平、碾压、检测―绘高程图―补夯―推平―第3遍满夯―推平场地―测量高程―检测―竣工验收。

处理后在夯面可加铺一层灰土垫层以提高地基承载力。

（3）强夯施工过程中质量控制：1)开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；2)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，发现偏差和漏夯应及时纠正；其偏差应小于5cm；3)按设计要求详细纪录并检查每个夯点的夯击次数和每次夯击夯沉量。控制最后两锤的平均下沉量，第1、2 遍不大于8cm，第3、4、5遍不大于5cm；4)检查强夯施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯和采取其它有效措施。

4 施工质量检验

（1）强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于低饱和度的粉土和黏性土地基可取3～4周。

（2）质量检验的方法，根据土性选用原位测试和室内土质试验。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，应根据场地复杂程度和建筑的重要性确定。对于简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于3处；对于复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。

本工程经过强夯后，对场地分别进行标准贯入实验、平板荷载实验、瑞利波检测、静立触探实验以及室内土工实验，通过实验结果表明，强夯处理后，地基承载力明显提高，压缩性减小，地基承载力标准值（230Kpa）、压缩模量（10Mpa）、压缩系数（0.95）均超过设计要求。

5 结束语

通过工程实践，我们认识到强夯法具有设备简单，施工速度快，不添加特殊材料，造价较低，适用于处理多种土质不同情况的工程，相信在今后的工程建设中会得到更广泛的应用。