试析强夯加固技术在水利工程软基处理中的应用

■臧上军，崔瑞芮 ■新乡市天然文岩渠管理处，河南 新乡 453000

随着国民经济发展速度的不断加快及科学技术的不断进步，我国水利工程技术水平也得到了极大的提升，这都为水利工程规模扩大提供了可靠地保障。在社会主义市场经济高速发展的今天，对水利工程质量提出了更高地要求。软土地基作为水利工程施工中的重要病害问题之一，其加固技术水平的高低将直接影响到工程的整体质量。

1 强夯加固技术的作用原理

强夯法加固技术主要是利用强大的冲击力将原有土体结构进行破坏，对其附近土质进行挤压进而形成夯坑，其加固原理主要有以下几点:

第一，动力置换。动力置换主要分为两种:桩式置换与整式置换。通过强大的夯击力在软土中填筑碎石，进而形成碎石桩并增加其稳定性，这就是桩式置换。通过强大的夯击力向淤泥中不断填筑碎石，进而形成加固效果良好的碎石垫层，这就是整式置换。

第二，动力固结。通过冲击力的作用，进而促使冲击波的形成，并破坏土体结构，在土体内部分地方就会出现一些缝隙，这些缝隙都具有排水能力，此时将缝隙中软土地基孔隙内的水将顺利流出，以此实现软土体固结的目的，这就是强夯法中动力固结的施工原理。据大量数据显示，夯击力的大小将直接影响到土体的沉降情况，夯击力大，土体沉降量就会随之增加，两者之间存在正比关系。

第三，动力密实。动力密实就是通过较大的冲击荷载充分压实土体之间的空隙，进而实现软土地基强度的提高。

2 施工准备

2．1 强夯设备的选择

强夯设备主要包含三部分:夯锤、起重机及脱钩装置。首先，夯锤。现阶段国内主要分为两种形状的夯锤，为圆形与方形，底面积一般都控制在2平方米到6平方米之间。选择夯锤时，可按照起重设备、地基土质、加固深度等条件进行。选择夯锤底面积时，必须遵循地基土的种类进行，如应选用较小的底面积作为砂性土底面积，选用较大底面积作为粘性土底面积。其次，起重设备和脱钩装置。通常情况下起重机都会选用履带式或轮胎式，如地基有加固要求时，应选用大型夯锤，并进行专用起吊三脚架的制作及通过2台起重机进行夯锤台吊作业。利用滑轮组将夯锤吊到指定高度，并利用脱钩装置实现自动脱钩落锤。现阶段主要使用到的脱钩装置分别是通过吊机上副卷扬机的钢丝绳吊起锁卡焊合件使锤脱落;还有一种是脱钩施夯作业通过定高度索的方式完成。

2．2 强夯参数的选择

(1)锤重及落距

强夯技术处理水利工程软基中，选用的锤重一般为8吨到25吨之间，将其落距要控制在8米到20米的范围内。选择锤重时，必须严格遵循相关施工要求进行，如地基加固深度等。为更好地了解强夯施工中锤重和落距的关系，可以从图1进行分析。将夯锤重量设为M，用h代表落距，应F代表冲量，可以得出在锤重加大和落距加大中，其效果最佳的为锤重增大。

图1 冲量、锤重、落距关系

2．3 夯击能的确定

通常在水利工程强夯施工前期都要进行试验段试验工作，以此获取准确的检测数据。按照所得数据并与设计及施工要求相结合，对最佳夯击能进行准确确定。由于粘性土的孔隙水压力消散极为缓慢，最佳夯击能可以遵循孔隙水压力的叠加值符合土的自重压力范围进行确定。因为砂性土具有较快的孔隙水压力增加或减少速度，最佳夯击能的确定必须遵循孔隙水压力增量随夯击次数的增加而逐渐趋于恒定的夯击能进行确定。

3 强夯加固技术在水利工程软基处理中的应用

3．1 工程案例

某水利工程具有灌溉、发电及城市供水等多种用途，属于综合性水利枢纽工程。其组成部分主要为调节闸、泵站、电站等。在其东西偏泓分别进行5孔提升式平面钢闸门调节闸的设置，中间设置橡胶坝，共16节，媒介宽度约为70米，坝高为3.5米左右。并将泵站、桥头堡及引水闸分别设置在两岸。

本工程河床覆盖层主要是河流冲积物，具有8到12米的厚度，主要成分为细砂、中砂、亚粘土等。冲积覆盖层具有明显的垂直分选性，细砂为其上层，其厚度为1米到3米之间，中砂为第二层，以此类推。据相关数据显示，本水利工程河床覆盖层结构较为松散，具有不良级配及承载力，其密度只有0.21到0.42之间，。因此要对其进行地基加固处理。

3．2 强夯施工

(1)平整场地

对强夯施工后可能出现的平均地面变形情况进行预先估计，进而对强夯施工前的地面高程进行确定，随后进行场地平整作业，一般选用推土机进行。与此同时，要对强夯场地一定范围内的地下构筑物、各种地下管线的位置及标高进行详细勘察，尽可能不在这些构造物上进行强夯作业，如无法避开，应严格遵循强夯影响深度的多少，对其可能出现的情况的估量，并及时选用行之有效的方式进行处理，防止对工程造成一定损害。

(2)铺垫层或降低地下水位

如地表层构成成为主要是细粒土、地下水位又高时，必要时必须铺设0.5米到2米的松散性材料在表层位置，也可以选用人工降低地下水位的方式。其主要作用就是帮助地表快速形成硬层，更好地支承起重机械设备，保证施工的顺利进行，同时还可以将地下水与地表面之间的距离拉大，避免夯击过程中出现夯坑积水及降低夯击效率的情况。

(3)施工作业

根据工程施工要求及设备选择标准，本工程选用15吨和10吨两种锤重，将其落距控制在10米左右，并定为3平方米的夯锤底面积。其设计加固深度应为6米。首先应在平整后的场地上面进行第一遍夯击点位置的标注，并对地面高程进行准确测量，起重机达到施工现场后，应确保夯锤与夯点位置的一致性，并对强夯施工前锤顶的高程进行测量。

综上所述，随着水利工程事业发展速度的不断提升，其软基问题也得到了有效解决。强夯加固技术作为水利工程软基处理的主要技术之一，只有提高其加固技术水平，规范施工工序，才能提高水利工程施工的效率、降低成本，提高其整体质量并有效延长其使用年限。

［1］林峰，廖志强．塑料排水板联合强夯加固法在软基处理中的应用［J］．中国水运(理论版)，2006(11)．