强夯法加固公路地基的设计方法研究

杨 永 波

(山西运城路桥有限责任公司,山西 运城 044000)

0 引言

地基处理过程中强夯法可谓是极其重要的技术手段，其作用巨大，应用效果显著，强夯法在地基处理过程中的应用不仅可以提高地基强度，还能降低地基土体的压缩性。近几年来，其应用范围不断拓展，主要适用于铁路以及公路等建筑行业。基于此，本文有效参考相关专家学者的研究结果，提出强夯法加固公路地基的具体方式，探讨了相关的设计方法，以期为其他研究人士提供借鉴。

1 强夯法在公路地基加固处理中的应用

1.1 明确强夯法加固公路地基夯击次数

强夯法在土地加固过程中的应用，其夯实能通常会由地表逐步蔓延至地下，与此同时，向周边区域拓展，夯击次数的增加不仅可以提高土体的加固效果，还能延伸其深度范围，由此可见，夯击次数对于公路地基的加固深度具有一定的影响。对某工程所应用的强夯法加固处理方式为例进行分析，可知此工程运用2 000 kN·m单击夯击能，即可对10 m深的土地进行有效加固，将夯击次数控制在5次以内，土体地基加固效果良好，加固效果可达到80%。

强夯法加固公路地基次数的确定，必须结合土体性质，制定最为适宜的夯实方案。针对较为常见的地基土体可运用点夯两遍至三遍的方法，对于渗透性能相对较差的土体，那么夯击次数可相应增加，以确保公路地基加固效果。在以上夯击工作完成后，还应当以低能满夯的方式，使土体加固效果达到最佳，再通过轻锤多次的方式，保证夯实过程的有效性以及科学性[1,2]。

1.2 确定夯击能的大小

夯击能的大与小将直接影响土体加固效果，还能影响土体加固深度，通常情况下，夯击法的应用质量，会受夯击次数以及夯击能大小的制约，夯击能值越大，那么地基加固效果越显著，夯击能大与小的确定，需要结合实际的施工情况，掌握机械设备的运作效率。对以往的工程实践进行分析和总结，而后发现若想保证加固深度的有效性，就要确定最为适宜的单击夯击能，施工环节选择性的加大单击夯击能，但不可对土体结构造成破坏。单击夯击能的大小选择，需要首先明确强夯有效加固深度，而后结合工程地质条件，参照相关的施工标准以及制度规范，做好预先现场实验，以确保地基夯击功能的有效性。

1.3 选择最为适宜的夯锤形状

夯锤形状可从横截面以及纵截面两个方面进行探讨。夯锤横截面的形状指的就是锤底形状，主要有方形以及圆形两类，方形锤的夯点相对简洁，其缺点主要体现在使用过程中需要具备使用导向，应用过程较为繁杂。圆形锤的每个夯点都可精准落入到坑位之中，使用过程较为便捷，它的应用也存在不足，易受地形形状的制约，布置过程中仅能运用梅花形。方形锤的应用可弥补圆形锤的缺陷，因此，在利用强夯法的过程中，需要结合实际的施工需求，选择最为适宜的夯锤形状，以保证土体加固效果。

夯锤纵截面形状较为多样，通常情况下可分为台球形、平底形以及弹头形三类，弹头形以及台球形的夯锤形状与地基的接触面积较小，这一过程中地基土体的冲量较大，与平底形相比其加固效果更加显著。

1.4 确定横截面积以及边长

夯锤底面积大小将一定程度的影响夯锤对于地面的冲击压力，如若夯锤底部面积较大，那么其贯入力就较小，相应的夯击次数也会有所增加。这一情形下，夯击处理过程中的横向范围也将有所拓展，相反亦同样如此，所以，工程施工环节，需要择选最适宜的锤底面积，结合地基土体的形状等各类因素。土地性质存在差异，那么最终锤底面积也会有巨大差别。通常情况下，公路路基单位面积受力较大，地基土体加固效果也就越好。基于此，公路地基土体加固处理过程中，可有效运用底面积较小的夯锤，保证土体加固效果，除此之外，也可运用底面积较大的夯锤完成施工任务，再二次利用底面积较小的夯锤而进行夯实作业，方案选择需要结合施工具体情况以及土体性质等等，大大提高施工效果[3,4]。

1.5 夯锤上的锤孔

夯锤之上布有多个锤孔，借助锤孔可以一定程度的增强强夯加固效果，锤孔大多处于夯锤底面位置，其主要作用为贯通上下排气孔，利于气体排除，此气体多为坑底内部的空气。锤起之时应减小吸力，这样可有效避免出现提锤困难的情况，传统的施工模式下，所运用的夯锤锤孔均较小，易出现堵塞问题。最近几年来，随着技术水平的不断提高，对夯锤而进行改良以及优化，垂孔直径范围得以扩大，多处于25 cm～30 cm之间，其应用优势更加显著，提高了加固效果。

1.6 结合地基土体性质，选择最适宜的夯实方式

强夯法在公路工程施工建设中的应用极其广泛，通常情况下此方法可用来加固砂土、碎石土以及粘土等等，此外，还普遍应用于人工填土地基以及湿陷性黄土等各类情况下。值得一提的是，强夯法的运用有必要结合公路地基的土体特性，选用最为适宜的夯实方式，比如，明确土体的初始密度、饱和度以及渗透能力，即便同种类型的地基土，如若其深度不一，那么其力学性质也会有所不同，物理性质同样具有较大差异，在利用强夯法对公路地基进行加固处理的过程中，其最终目的是为了增强土体的密实度，提高自身强度，削弱地基土体的压缩性。

除了以上几项要素，在应用强夯法加固公路地基的过程中，也应从其他次要环节入手，例如，测试时间的确定以及锤体静压力的控制等等。发挥强夯法的应用优势，保证加固深度，提高加固效果。

2 强夯法夯击能量与公路地基的加固效果之间的关系

单击夯击能的大小等同于落距和锤重的乘积，若想保证地基加固效果，就要相应的增加落距以及锤重，而单击夯击能的大小则要有效考虑地基土体类型以及荷载能力等，结合施工过程中的加固深度，确定最为适宜的夯击能量，需要根据现场的施工情况予以确定，组织试夯实验，以保证夯击能量的合理性。

夯击能还可细分为单位面积夯击能和总面积夯击能，每种土质的总面积夯击能均有所不同，对于饱和土体地基来讲，一般情况下都会进行多次夯击，每次夯击行为都会存在一个极限夯击能，这一极限夯击能主要指的是在土体自重相等、空隙水压力相等的情况下所体现的夯击能；对于细粒土来讲，通常要将夯击能定位在1 500 kJ/m2～4 100 kJ/m2；对于粗粒土来讲，则要将夯击能定位在1 000 kJ/m2～3 100 kJ/m2。

确定夯击能的过程中，需要从全局性的角度入手，充分考虑各方面的因素，其一，注意每次夯击都要保证一定的夯沉量，如若夯沉量过小，那么最终地基土体加固效果将很难得到保证。其二，夯坑坑边土体起量应当尽可能减少，与地基土体夯沉量相对小，只有这样才能最大程度的保证挤密效果。其三，夯坑深度不可过深，过深将会增加提锤过程的难度。

3 结语

工程施工过程中常涉及土地地基加固处理相关的工作，而这一环节强夯法发挥了巨大作用，应用强夯法时，需结合土体性质，明确土体夹层以及厚度等各类要素，并全面考虑路堤荷载能力以及实际高度等等，确定以上因素给强夯法加固效果所带来的影响，以此为基础，做好强夯法加固地基的设计工作，从经济性角度进行探讨，提前做好现场试验，保证设计方案的科学性以及适用性，使地基加固处理效果达到最佳状态。最后，希望笔者的分析以及探讨为相关的研究人士带来借鉴以及参考。