强夯法在公路软土地基处理中的应用探讨

强夯法在公路软土地基处理中的应用探讨

张德俭

四川公路桥梁建设集团有限公司机械化施工分公司 四川成都 610200

【摘要】在公路工程施工中经常会遇到软土地基，稳定性比较差，强度低，流变性明显，难以满足公路工程对地基承载力的需求，需要进行科学处理。强夯法是公路软土地基处理中常用的方法，在施工成本、施工效率等方面有明显优势。基于此，结合工程实例，立足强夯法的原理和适用范围，分析了强夯法在公路软土地基处理中的应用要点，希望对今后类似工程施工有一定的参考和借鉴。

【关键词】强夯法；公路工程；软土地基；夯击遍数

1. 工程概述

某公路工程按照一级公路标准进行建设，总长度为23.22km，施工工期比较紧，通过地质勘查分析，发现1.24km的路段为软土地基，含水量比较大，难以满足公路施工需求，如果采取传统换填碾压的方法，工期比较长，无法按期完成，强行施工容易发生不均匀沉降，通过综合考虑分析，采用更加强夯法施工技术，取得了良好效果，值得类似工程学习借鉴。

2. 强夯法的原理和适用范围

强夯法是目前软土路基处理中常用的的方法，主要机理是采取100~400kN之间的重锤，从6~40m的高处自由落实，利用重锤自由下落形成的重力势能冲击软土地基，促使土地压密紧实，从而达到提升强度、承载力、降低压缩性的目的。强夯法处理公路软土地基，既能对路基进行压实挤密，也可以对一定深度范围内的土层施加一定的动力荷载，以破坏土体的结构强度，缩小结构性空隙。大量工程实例和研究结果表明，通过强夯法处理后的公路软土地基，在后期使用中其沉降量通常小于5cm，可很好的保障公路工程施工质量。

强夯法具有很强的适用范围，在碎石土、砂土、低饱和度的粉土、湿陷性黄土、素填土等公路软土地基中都能得到很好的应用，施工效果显著，具有良好的发展前景。

3. 强夯法在公路软土地基处理中的应用要点

3.1做好施工前的准备工作

在应用强夯法之前，需要提前对软土路基的地质条件、地表既有建筑、地下管线等进行全面调研，并采取有针对性的措施和方法，进行保护，以免在强夯中造成破坏。如果强夯施工振动影响范围内有建筑物，需要提前布设监测点，进行实时监测。本工程软土地基强夯施工范围内有两座高层建筑，为降低对高层建筑基础造成的破坏和影响，采取了开挖减振沟的方法进行处理来控制强夯振动造成的运行，并在施工现场布设安全防护措施和排水措施。

3.2平整场地和测量放线

在强夯之前，需要对强夯施工现场进行整平处理，本工程采用推土机平整场地，为强夯施工提供便利的条件。并且估算强夯之后地面沉降的情况，确定强夯之后的高程，以保证施工质量。测量放线的主要作用是确定夯击点位和各夯点之间的距离，本工程施工中各夯点之间的距离控制在6m左右，布设方式以正方形为主，在第一遍夯击正方形的中心位置上布设第二遍夯击点，每个夯点通过全站仪和钢尺相互配合的方法准确标示出来，本工每个测量夯点之上插上一截长度在30cm作用的木桩，再测量每个夯点原地面高程，为编制强夯方案提供真实的数据支持。

3.3铺设碎石和试夯

在案例工程软土地基处理中，有54.12m的路段，饱和细颗粒土位于地下水比较高的路段，影响强夯效果，需要先将碎石层铺筑到亚粘土表面，铺设厚度控制在2m范围中，以保证强夯机械设备能够进入到制定的施工位置，而且还能起到消散超净水压力的作用，更好的保障强夯法处理软土地基的质量^【1】。

在正式强夯之前，需要进行不超于50m的试夯，以确定路软土地基的承载力、强夯参数、场地高程等。试夯过程需要对每项试验参数详细记录，包括：夯击次数、夯击深度、累积沉降量等，尤其是最后两击的平均沉降量必须满足设计要求，强夯施工完成后1~4周内要开展承载力检测，以验证强夯设计技术参数以及施工方案是否达到设计承载力，当试夯结束之后，也要确定累积沉降量，并预估试夯之后场地的水平高程，以确定是否需要补土或者削土，通过试夯分析，本工程强夯法施工中，高能级强夯和有效加固深度关系及夯点间距如表1所示：

表1 高能级强夯和有效加固深度关系及夯点间距表

3.4确定有效的加固深度

在应用强夯法处理公路软土地基时，确定有效的加固深度是重中之重，既是公路软土地基处理方案制定的有效依据，也是衡量处理效果的关键参数，在案例工程施工中强夯法有效的加固深度按照以下公式进行确定：

此公式中，H表示强夯法加固的公路软土地基的有效深度（m）；a表示经验系数，如果是黄土地质，则a的取值范围在0.1~1.0之间，如果粘土地质，a的取值范围在0.4~0.5之间，如果是砂性土质，a的取值范围在0.5~0.8之间；w表示锤重（KN）；h表示夯锤的落距（m）。强夯法加固有效深度要从起夯面开始算起^【2】。

3.5确定单位夯击能量

单位夯击能量也是应用强夯法需要精确把控的参数，公路软土地基的类别不同、结构类型何在不同，则单位夯击能量也不相同，具体参数需要通过多次现场试验夯击来确定。通常情况下，如果是粗颗粒土则单位夯击能量的取值范围在1000KN·m/㎡~3000KN·m/㎡之间，而细颗粒土的单位夯击能力权值范围则在1500KN·m/㎡~4000KN·m/㎡之间。

3.6夯击遍数

强夯的夯击遍数，需要根据现场试验夯击得到的夯击遍数以及夯沉量的关系曲线合理确定，并且要同时满足多个条件，其一是最后两次夯击的平均夯沉量不能超过5cm，单击夯击能量最大不能超过10cm；其二夯坑周围不能存在较大的隆起；其三是不能因为夯坑过深而发生起锤困难的问题。通常情况下，夯击遍数不能小于2遍，最后一遍要以低能力夯击，且每遍夯击之间需要有足够的时间间隔，按照公路软土地基中超静孔隙水压力的实际消散时间来确定每遍夯击的时间。案例工程软土地基多为砂性土，空隙水压力的峰值出现在夯击后的瞬间，其消散时间在2~4min之间，相邻两遍夯击的间隔时间比较短，基本上在重锤起落所需时间范围内，可进行连续夯击。对于粘性土，孔隙水压消散时间比较慢，并且随着夯击能的增加，孔隙水压也会随之增加，其消散时间在3~4周之间，但需要保证最后一遍夯击时，夯坑的沉降量不超过5cm，且夯坑周围地面不能存在较大的隆起，最大不宜超过30cm。

3.7明确强夯顺序

在强夯法处理公路软土地基时，要遵循从深到浅的原则，要先处理声称的软土地基，再处理中层软土地基，最后处理表层软土地基，最后一遍夯击结束之后，要用推土机将所有的夯坑填平。因此，经过强夯处理的公路软土地基上部表层比较松散，这就需要再次进行低能量满夯^【3】。在案例工程强夯施工中，选择用小夯锤进行夯击，提高满夯的频率，有效保证了公路软土地基表面夯击质量。

3.8质量检验

为严重强夯法处理公路软土地基的效果，本工程强夯完成之后，采用了静载试验+动力触探试验联合检验方法，对强夯效果进行检验。具体的检验结果如下：

静载试验结果：在强夯之前，进行一组试验，强夯之后再进行一组时间，对强夯效果进行对比，发现公路软土地基强夯之后，地基的承载力提高了50%以上。

动力触探检验结果：本工程填土材料主要为碎石和块石，强夯前后效果并不是非常明显，但在上部粒径比较小的部位加固效果显著，密实度最小提升了1倍以上，在中密以上，承载力特征值超过300KPa。

通过试验检验可知，本工程公路软土地基通过强夯法处理之后，加固效果显著。

【结束语】

综上所述，本文采用工程实例结合理论实践的方法，探讨了强夯法在公路软土地基处理中的应用，探讨结果表明，软土地基的特点决定了其无法满足公路施工的要求，需要进行有针对性的处理，可用的技术方法比较多，其中强夯法就是常用的处理技术。和其他处理技术相比，强夯法在施工效率、质量、成本等方面有显著优势，可进行大范围推广应用。

【参考文献】

[1]刘慧.强夯法在公路软土地基处理中的应用[J].工程建设与设计,2019,406(8):98-99.

[2]陶余德.强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用[J].智能城市,2020,6(8):P.235-236.

[3]赵坤.强夯法在处治公路深层软土地基工程中的新思路及应用[J].交通世界,2019,520(34):48-49.