浅谈强夯法在公路工程软基施工中的应用

郭刚+薛金龙

摘 要：软土路基是公路工程施工中常见的不良地质条件，此类土体强度相对较低，且压缩模量高，会对路基结构的稳定性造成影响，出现不均匀沉降现象，因此必须按照规定要求对其加以处理，结合公路工程实际地质条件，选取相应的施工技术。强夯法施工设备简单、施工便捷、适应范围广、节省材料、降低投资、工期短等优点，已被实践证明是一种较好的、行之有效的地基处理方法。本文主要分析其施工工艺，探寻质量控制的有效措施。

关键词：公路工程；强夯法；软土路基

强夯称动力固结法，在重锤夯实法基础上发展而来，利用起吊设备，将10～40吨的重锤提升至10～40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，根据工程实际情况通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。在强夯施工过程中，土体中产生瞬间变形，土层孔隙压缩，局部产生液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，使土中的孔隙水和气体逸出，土粒重新排列，经过时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性。强夯法还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性，是一种经济和有效的软基加固方法，适用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。

1 工程案例

在某公路工程建设施工过程中，根据工程地质勘察报告，拟建场地地层分为海陆交互相沉积形成的亚粘土、粉细砂、亚砂土等，其上部为新近堆积的，表层冲填土和亚粘土平均厚度为4.0～7.0m，局部为1.6～4.0m，属深层软弱地基。其具有含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、易蠕变、触变、承载力低等特点，物理力学性能较差。粘粒（0～0.005mm）含量小于15%，细砂（0.075～0.25）含量在80%以上，含水率ω较大，普遍在20%以上，直接作为路基不仅承载力低，而且易产生相当大的沉降和差异沉降，且沉降变形持续时间很长，会对路基及路面结构产生很不利的影响，因此必须进行软基处理。

2 强夯法在公路软基施工的具体应用

1、确定施工参数

（1）机械设备的确定。强夯施工采用30t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，在臂杆端部设置辅助门架或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。夯锤锤重及夯锤底面面积根据设计文件要求的单击夯击能确定。夯锤底面采用圆形，夯锤中对称设置若干个上下贯通的气孔。自动脱钩采用开钩法或用付卷筒开钩。

（2）夯击参数的确定：一是夯锤落距，锤重按下式初步确定：影响深度=系数×（锤重×落距）×1/2，落距根据单击夯击能和锤重确定。二是夯击遍数的确定，夯击遍数设计为3 遍，具体工程分主夯、副夯、满夯3 种，以主、幅夯为主。一般第一遍隔一点跳夯，第二遍补第一遍空隙，第三遍为低能量满夯全幅满夯，达到锤印彼此搭接。三是夯击次数，强夯施工每一遍内各个夯点的夯击次数，严格按图纸设计夯击次数，并同时满足单击夯击能不小于2000kN·m，夯坑周围地面不发生过大的隆起，不因夯坑过深而使起锤困难，且以使土体竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。每个夯击点安排专人检查和记录击数，保证强夯质量。四是夯击点的布置，夯击点布置与夯击点位置可根据路基底平面形状布置。五是夯击遍数间隔时间确定。具体间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。凡是产生超孔隙水压力、夯坑周围出现较大隆起时，不能继续夯击，要等超孔隙水压力大部分消散后，再夯下一遍。在一遍中若干夯击次数后出现上述情况，也要遵循这一要求，停止夯击，等超孔隙水压力大部分消散后，再夯下一遍。具体间隔时间可根据工艺性试夯确定。施工时首先保证夯击遍数间隔时间，并做详细记录，其次可根据实际情况调整施工流水顺序，安排合理的流水节拍，力争使各区段间达到连续夯击，确保强夯质量。

2、试夯施工

在采用强夯施工法之前，应当根据初步选定的强夯参数指标，在工程现场有代表性的施工区域进行试夯，通过对夯后与夯前的测试数据分析对比，检验强夯的效果，从而对强夯参数指标进行调整和确定。采用强夯施工法时，其改造顺序应当先深后浅，即先进行深层土改造，再进行中层土改造，最后进行表层土改造。按照强夯施工顺序，在完成最后一遍夯点的夯击后，用推土机填平夯坑。由于夯坑底面上部的填土会比较疏松，再加上强夯所产生的强振动，也会使周围已夯实的表土层产生一定程度的松动。因此，通常应在夯完最后一遍夯点之后，再采用低能量进行一遍满夯。有时在夯后工程质量检验时，仍会发现厚度较大的表层土的密实程度比下层土更差，表明满夯没能达到预期效果。

3、夯击作業

定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩或点白灰标出主、副夯点位置，并测量场地高度，设水准基点。分段进行强夯，顺序从边缘夯向中央，一排一排夯，起重机直线行驶，从一边向另一边进行。起重机就位，使夯锤对夯点位置。测量夯前锤顶高程，确保夯击能。夯击时应按试验和设计确定的强夯参数进行，起吊夯锤保持匀速，夯位应准确，不得高空长时间停留，严禁急升猛降防锤脱落。待夯锤自由下落后，放下吊钩、测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜时，应及时将坑底整平。

3 强夯施工质量控制措施

1、夯锤起吊后，臂杆和夯锤下及附近15m 范围内严禁站人。有建筑50m 范围内不宜采用强夯措施。强夯开始时应检查是否处于中心，若有偏心时，应采取在锤边焊钢板或增加混凝土等办法使其平横，防止夯锤倾斜。夯坑随夯随填，不过夜，以防积水，并视天气情况变化而定。施工过程中，必须做好施工记录，强夯过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录。按设计规定次数及控制标准，完成各夯点的夯击。点夯完成后用推土机整平场地，最后用低能量满夯一遍。干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。当风力大于5 级时，应停止强夯作业，以防机械倾倒，保证安全。为防止飞石伤人，现场工作人员应戴安全帽。夯锤上应设通气孔，如遇堵塞，应立即开通，加强强夯施工过程的监测，施工中应有专人负责监测工作。

2、强夯施工结束后，可开展填土施工，并对沉降板进行埋设。运用δ16mm钢板制作成20cm的矩形，使其作为沉降板底座。运用φ20钢管中间焊接丝杆进行连接，使其作为沉降杆进行使用。在底座中心直接对底节沉降杆进行焊接，沉降杆长度应控制在23～25cm范围内。与填土高度相结合进行逐节加高。采用内径为φ30的镀锌钢管包裹沉降杆，并用管箍实施连接。确保沉降板能随着地基进行自由沉降，便于对软基处理后地基沉降量的观测。在完成软基处理以后，每10进行一次沉降观测，将数据信息准确记录，便于对软基处理后的效果试试总结分析。以5个月的测量数据为依据，软基处理后的前两个月总沉降量为5cm，以后不再有沉降出现。

3、强夯机械设备控制，主要体现为夯锤的质量、直径、高度的控制，本合同段夯锤质量采取20t。夯锤内部采用70角钢对拉十字焊接，同时在距底板钢板20cm处，沿圆周斜拉70角钢焊接，吊环采用钢板制作，与底板钢板贴边焊接，增强夯锤整体连接性，夯锤直径为2.3m，锤底静压力40kPa，夯锤落距15m。夯锤设置四个直径200mm上下贯通的通气孔，减小锤底与土体形成真空产生的强吸附力和下落时间的空气阻力，充分保证夯击能的有效性。

4 结束语

综上所述，近年来公路运输网络不断完善，在国民经济中占据着重要地位，要求不断提高施工质量，以满足车辆通行需求。强夯法在软土路基处理中应用相对较为广泛，能够有效提升其稳定性及承载能力，且施工操作简单，具有良好的实用性及经济效益。

参考文献

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[2]赵荣.市政道路施工中强夯法的应用研究[J].四川水泥，2014（12）.

[3]李朋辉.试论强夯法在城市建设道路施工中的应用[J].工程建设标准化，2014（12）.endprint