市政道路施工中强夯技术应用分析

市政道路施工中强夯技术应用分析

余飞娜余飞飞

1中设建工集团有限公司；2浙江中富建筑集团股份有限公司

摘要：作为松软地基的一种强有效的加固方法——强夯法，其反复利用夯锤落下是产生的冲击力夯击地基，夯实一定深度的土层，增大图的渗透性，消散孔隙压力，压实土体，最终提高地基的承载能力记忆土体的稳定性。笔者结合自身多年的施工经验，对强夯法在市政道路建设中的时间运用进行解析。希望对以后强夯法在市政道路中的使用提供一定的参考价值。

关键词：强夯法；道路建设；实践运用

1、强夯法概述

为了提高软土地基的承载力，利用重锤从一定的高度落下，夯击土层使其迅速固结，通过这样的方式的施工方法就是强夯法，有时也叫动力固结法。在强夯法施工过程中，要运用到起吊机，将10～25吨的重锤提升至10～25米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。强夯法主要用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。对非饱和的粘性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。

2、强夯法的加固机理

目前，强夯法应用于地基加固，主要有三种不同的加固机理：

2.1动力固结

当强夯法应用于处理细颗粒饱和土时，其加固机理则是动力固结理论。强夯时，巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏土体的原有结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增大了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到恢复。动力固结是在强夯法机理中最先被人们接受的，并且还取得了不错的技术效果与经济效益。动力加固的具体作用程序如下所示，其有着独立的作用系统。

（1）在动力固结的作用下，饱和土首先发生压缩变化。在土层地基中的饱和细颗粒土的渗透性非常低，在进行地基夯实的时候，容易导致在外界瞬时荷载作用下的饱和细颗粒土，不能迅速排出细颗粒土之间的孔隙水。但是在动力固结中，通过分解土层中的有机物，在夯对地基进行夯实的时候，土层中的以微气泡形式存在的气体体积被压缩，并迅速产生变形。与此同时，部分地基土在外界瞬时强作用力下还存在这较强的拉应力，以至于不会发生变形，只是简单地形成一些树枝裂缝状的排水网络，通过这些网状的结构，排出其中的孔隙水，压密土层粒子之间距离，使其的承载能力更强。

（2）此外，在强夯法的作用下，土层地基也会发生局部的液化。在对土层进行强夯的时候，地基土中的气体会在重复夯实作用下，受到外界冲击力以至于发生压缩变形，不断增加土层地基孔隙水压力，当这个压力增长到一定阶段时（孔隙水压力与覆盖压力相等），土层地基土就会发生液化，这个时候的孔隙水压力也是最强的阶段。需要说明的是，对于地基来说，液化只发生在土体的局部范围内。除了上述的两种作用外，动力固结原理还会使得土层渗透性发生变化以及恢复土层触变等。

2.2动力密实

采用强夯法加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相（空气）被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。市政道路的土层路基在强夯法的作用下，产生压缩变形，最终使得土体之间更加模式，增强市政道路路面的承载力，市政道路土层的部分变形，具体分为一下几个过程：

（1）在强夯法的施工中，在大锤的作用下，市政道路中的土层路基里的土粒会发生塑性形变及弹性形变。土层中的土粒发生形变，会不断加大土粒之间的接触面积，缩小它们之间的圆心距，最终达到土层密集的目的。

（2）在市政道路的土层地基中，存在的片状颗粒是无法避免的，也无法保证每颗土粒的形状都是均匀的圆或椭圆形的。在这样的情况下，理应强夯法的强大作用，这些片状土层中的颗粒便会弯曲，土层附近的一些土粒也会产生相对的移动。当他们互相接触时，也会发生相对的运动。

2.3动力置换

动力置换可分整式置换和桩式置换。整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填入土中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（墩式）的碎石桩（墩），其作用机理类似于振冲法形成的碎石桩，整体形成复合地基。

3、强夯技术在市政道路施工中的运用

3.1强夯法设计

3.1.1设计的基本程序

①查明场地的工程地质条件、工程规模大小及重要性；

②确定加固目的与加固要求，初步计算夯击能量、夯击遍数、夯点间距、加固深度等施工参数；

③根据确定的参数，制定施工计划和施工说明；

④施工前试夯，现场确定加固效果，确定是否修改。

3.1.2地基加固的目的与要求

场地地基土工程性质不同，其加固的目的与要求各不相同。

3.1.3主要施工参数的选择

（1）单击夯击能的确定——有效加固深度的确定

强夯法的有效加固深度应根据现场试夯试验或当地经验确定，也可按下列公式计算确定：

图1：强夯法的有效加固深度表示意

注：强夯法有效加固深度应从最初起夯面算起。

在有效深度确定后，可反算出需要的夯锤重量或落距。

3.1.4夯击能的确定

强夯时，当地基中出现的孔隙水压力达到上覆土层自重压力时，此时对应的夯击能为最佳夯击能，夯击能分为单击夯击能和单位夯击能。

（1）单击夯击能

即夯锤重量与落距的乘积。一般根据加固深度来确定，但也受限于起重机的起重能力和臂杆的长度。锤重和落距越大，单击夯击能越大，加固效果越好。

（2）单位夯击能

单位夯击能是指施工场地单位面积上所施加的总夯击能，即单位夯击能=锤重×落距×总夯击数&pide;加固面积。

强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理深度等综合考虑，并可通过试验确定。一般情况，粗颗粒土可取1000~3000KN?m/m2，细颗粒土可取1500~4000KN?m/m2。

3.1.5夯击次数

夯击次数是强夯设计中的一个重要参数，其一般由试夯确定，由试夯得到的夯击次数与夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：

①最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000KN?m时为50mm；当单击夯击能为4000~6000KN?m时为100mm；当单击夯击能大于6000KN?m时为200mm。

②夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

③不因夯坑过深而发生提锤困难。

3.2施工设备及工艺

说到强夯法在市政道路中的运用，我们必须要对强夯法的施工工艺以及设备有一个大致的了解，强夯技术施工的主要设备有：十二吨的夯锤一个、起重机、自动脱钩器，水准仪等设备。在进行操作之时，激昂夯锤挂与脱钩装置之上，当把锤吊至既定高度的时候，运用吊机上副卷扬机钢丝绳将锁卡焊合件吊起，让夯锤能够自由下落，从而进行夯击。

强夯法的施工工艺具体如下：

①平整、清理施工场地→②要测量场地的高程并且要标出头遍的夯实位置→③起重机就位，并且夯锤对准夯点位置→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锤歪斜时，应及时将坑底整平对此步骤要反复进行→⑥反复重复⑤，直到按照规定的次数完成一个点的夯击→⑦重复③——⑥，完成第一遍夯击→⑧在全部夯击完第一遍之后，用推土机填平夯坑，另外测量场地的高程→⑨按以上步骤在规定时间间隔后，完成所有的夯击次数→⑩在完成所有的夯击次数之后，振动压路碾压机就位，对其进行碾压，夯实场地表层的松土，再次测量场地高程。

4、结束语

在建设市政道路的过程中，运营强夯法要注意减少噪音计以及抱枕各施工安全。当下强夯法已经被多国认可，相信以后随着技术的进步，强夯法必能在道路建设中发挥更重要的作用。

参考文献

[1]周冕，王海舟.路基强夯技术在道路施工中的运用[J].2008.