强夯法在水利工程中的应用

祝培彦+李琳

摘 要：为保证水利工程安全运行，充分发挥其在防洪灌溉、水力发电等方面的积极作用，必须结合工程实际情况采取相应技术，切实提升工程施工质量。强夯法在施工操作相对简单，能够实现对软土地基有效加固，具有良好的经济效益。本文主要对强夯法施工工艺进行分析，并结合笔者实践经验探寻质量控制的有效措施。

关键词：水利工程；强夯法；地基加固；质量控制

在重锤夯击法的基础上发展形成了强夯法，利用相应重量的夯锤提升到一定高度，通过锤体自由下落对土体进行夯实，促使土体压缩性得以降低，提升地基强度，适用于湿陷性黄体、非饱和粘性土、松散砂类土等多种土质。在地基强夯过程中形成夯击能，将地基土地原有结构破坏，压缩土层空隙，形成更为牢固的地基，实现对软土地基的有效加固，在此过程中夯击能与土体沉降量存在密切关系，应结合工程实际情况确定最佳夯击能，制定科学施工方案，为后期施工提供积极指导，提高水利工程施工质量，延长使用年限。

1 工程案例

某水利枢纽工程位于河流上游地带，集发电、灌溉、游乐开发以及城市供水等多项功能于一体，属于综合性水利枢纽工程，其中单项工程有橡胶坝、泵站、调节闸以及引水闸等，将调节闸设置在东西偏泓处，其结构为5孔提升式平面钢闸门，尺寸为10m×15m，中间设16节橡胶坝。经由施工人员对现场地质条件勘测，河床部位覆盖洪积物厚度为8—12m，垂直分布细砂、中砂、粗粒砂以及亚黏土。对地基土体进行土工试验表明地基土层级配较差，结构较为松散，相对密度在0.21—0.42之间，均匀程度不足，承载能力差，后期易出现不均匀沉降问题，必须采取有效加固措施，确保水利工程的安全运行。经过施工方案比选，综合考虑水利工程实际情况及经济效益，在该项施工中采取强夯法施工，选用10t和15t两种规格夯锤，落距设计为10m，单点夯击能约为1500t.m，有效加固深度为6m。严格遵循设计方案要求进行施工，切实提升水利工程施工质量。

2 强夯法施工工艺分析

1、夯击参数选择

（1）锤重与落距。在强夯法施工过程中通常采用8—25t夯锤，落距控制在8—20m，起吊设备性能、加固深度等是影响落距的主要因素，根据水利工程实际情况进行适当调整，以达到最佳夯击效果。经过大量实践表明，适当增大锤重能够有效提升冲量，按照梅那氏公式可对加固影响深度进行计算：

H=K

式中：加固影响深度表示为H，（m）

夯锤重量表示为G，（t）

夯锤落距表示为h，（m）

经验系数表示为K，结合工程实际情况确定

（2）最佳夯击能。现阶段水利工程建设规模逐渐扩大，通常在进行大面积夯击施工时应先进行典型试验，结合工程实际情况确定试夯取土，并根据试夯结果进行试验检测，以此为依据确定最佳夯击能。不同土质的孔隙水压力消散速度存在差异，会对夯击能造成一定影响，必须根据实际孔隙水压力增量适当调整夯击次数。

（3）强夯各项参数。首先是夯击遍数的确定，一般为2—6遍，根据水利工程地基土层性质适当调整，在淤泥质土层中应当增加夯击遍数，砂质土层可适当减少，每个夯击点的夯击数可通过试夯施工确定。其次，在强夯施工中由于对地基土层的冲击，会形成较高的孔隙水压力，因此相邻两遍夯击时应存在一定间歇时间，以便消散孔隙水压力，避免影响夯击作业质量。以地基土质情况为依据确定夯击间歇时间：砂性土孔隙水压力消散相对较快，为3—4min，软黏土质消散相对较慢。

2、场地平整

在强夯施工前应按照设计方案要求整平场地，事先预估可能产生的平均地面变形情况，合理规划地面高程。及时清理施工范围的碎石、植被等杂物，及时回弹坑洞部位，并采用推土机整平工作面，确保其平整度满足施工要求。同时组织施工人员勘测施工范围内构造物，尽量避免在构造物安全距离内进行强夯施工，并采取相应保护措施。若水利工程地下水位相对较高，有必要铺筑相应垫层，将松撒材料铺筑在地基表层部位，厚度一般为0.5—2m左右。

3、夯机就位

待机械设备进入施现场之后，应及时组织专门操作人员校验设备使用性能，避免在后期施工中出现机械故障，影响水利工程施工质量。若夯点位置存在坑洼部分，应及时回填压实，防止夯机位置倾斜。随后可进行夯机安装作业，将夯锤与夯击点位置保持一致，并根据试夯施工中的参数测量高程，确保夯锤落距满足施工要求。如果在此过程中锤顶存在倾斜的问题，需要及时采取措施处理。在起重机械部分应预先做好相应的安全装置，避免在夯击施工时出现臂杆后仰的现象，保证自动脱钩装置的灵活性，使得夯锤在运行的过程中处于平稳的状态。

4、地基夯击施工

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。随后将夯锤吊至指定的位置，待夯锤脱钩自行下落后，将吊钩放下，并对锤顶高程进行测量，如出现夯锤歪斜状况时，应查看原因，并将坑底技术整平。多次作业后，遵循设计要求的夯击遍数进行施工。所有夯点夯击施工结束后，选用推土机填平夯坑，并对场地高程进行测量。在一定的时间内逐次完成所有夯击次数，最后选用低能量满夯，确保地表松土全部被夯实，并对夯实过的场地高程进行测量。

3 强夯法施工质量控制措施

1、加强夯击施工的质量控制。夯击施工的质量受到次数、间距等外界多方面因素的影响，在具体的施工操作时应严格的按照施工方案设计的要求，在夯击作业开始之前必须进行试夯，保证各项施工参数的准确性，切实提升水利工程地基施工质量。在正式施工的过程中需要定期的检查各项施工参数是否准确，如果出现偏差过大的情况需要进行适当的调整。在夯击施工完成之后对夯坑的位置进行检查，若存在漏夯的现象，则需要立刻进行补夯施工。由专门的人员记录施工参数，每隔10m左右检查锤击的深度，避免出现深度不符合施工要求的现象。在强夯施工的过程中，周边构造物容易受到夯击产生冲击波的影响，因此在施工之前需要做好相应的保护措施。另外，在夯击法应用时，应对强夯施工的有效加固深度进行计算，确保水利工程的安全运行。

2、在水利工程夯击施工中应充分了解工程实际情况，掌握工程施工难点并加强质量控制措施，将质量检测工作贯穿于施工全过程。在每道工序施工完成后应及时组织技术人员按照相关标准进行质量检测，及时发现潜在质量问题，根据具体情况采取相应处理措施。若在检测过程中发现夯击点位或落距误差较大的情况，应实时调整偏差，确保夯击施工质量。同时加强安全防护工作，在夯锤下落过程中禁止施工人员靠近。加强在施工中的安全意识，不断的规范操作行为，通过强夯施工有效的提高水利工程地基的承载能力。

4 结束语

综上所述，伴随水利工程建设规模不断扩大，对于其施工质量也提出更高要求，强夯法能够有效提高地基承载能力及稳定性，适用范围相对广泛，实现对路基的有效加固。在具体施工中必须充分掌握强夯法施工技術标准，合理确定各项施工参数，建立完善的质量管理体系，切实提升水利工程运行的安全性。

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