浅谈强夯法在市政道路软弱地基处理中的应用

2019-02-17陈元雄

四川水泥 2019年5期

陈元雄

（福建开辉市政建设有限公司，福建福州 350000）

0 前言

强夯法是地基处理过程中经常运用到的一种施工方法，并且强夯法可以广泛的应用在许多种类地基的施工中，例如软弱地基、碎石土地基、黏性土地基、粉土地基以及砂土地基的施工中能够得到良好的应用效果。强夯法可以提升地基的强度并减少压缩性，除此之外还可以将地基中让的湿陷性以及抗振动液化性，因此强夯法有广泛的应用范围。虽然强夯法虽然有诸多优点但是在处理饱和度较高的黏性土壤地基时效果不甚理想，因此，强夯法的应当结合实际情况，并加以完善，以保证市政道路软弱地基处理中能得到高质量的施工。

1 强夯法

强夯法还被称为动力团结法或压实法，在施工过程中将夯锤起吊至一定高度，然后使其自由落体对地基形成冲击，反复如此就可以夯实地基，并且能够将地基的压缩性进行降低将地基的强度提高[1]。强夯法自从1969 年在法国被成功应运于地基处理后，基于这种方法的自身优点，开始在国外被广泛接受，并被许多学者作为研究的对象。在1974 年由英国工程师协会召开的基础会议上，Menard 本人对这种方法作了更加系统的介绍，为强夯法的运用奠定了理论基础。从那以后，国际性的和地区性的基础工程会议上，关于强夯法在实际中的应用这个话题被越来越多的学者提及和探讨，他们经过各种试验和理论研究先后发表了很多关于强夯法的学术论文，为强夯法在实际中的应用提供了理论依据，同时使已有的理论得到了丰富的完善。我国于1978 年9 月开始对这一技术进行研究，之后在塘沽展开了对粘土地基强夯加固的实验研究。1979 年6 月，这项技术在河北省廊坊与山西省阳泉开始被应用于具体工程，分别对轻亚粘土、粉细砂地基和黄土质砂粘土填方地基进行了加固处理。这是我国最早采用这项技术处理地基的成功案例。随后在东部各省份中得到进一步推广，并取得了显著的效果，为国家优化了资源，节省了大量的工程费用。但是由于早期技术程度的欠缺，强夯法施工的过程中会出现一些较为突出的问题，抗剪强度的丧失、稍显不足的压实强度以及承载力，土壤便面会出现类似与橡皮的表层土，这些问题在很大程度上都能够对地基的处理工作产生一定的影响。随着人们不断的应用强夯法，强夯法的施工技术也得到了显著的提升，在进行公路地基处理的过程中，用强夯法结合人工排水的方式实现压力的充分消散，使土体更加固结，在通过碎石石块的回填能够是将软土良好的排开。这样的施工目的就是为了有效结合软土以及砂石桩，但是由于强夯法在施工过程中会发出很大噪音，只能实用用公路的地基处理工程中，以此来提升公路地基的稳定性，避免发生沉降。

2 强夯法的工作原理

对于非饱和土壤地基时应用强夯法，压密工作是我们必须要做好的，是由于在处理时土壤会形成一种液化的状态，夯击对土壤造成的振动甚者和爆破的效果没有差别[2]。对于饱和黏性土这种土壤地基时，强夯法的应用效果并没有过于明显，首先要将土壤的结构进行破坏，迫使土壤产生孔隙水压力，以此形成一个排水通道。换而言之，对软土地基运用强夯法最重要的原理就是通过夯锤的自由落体产生巨大冲击力来夯实地基。土壤会受到来自夯锤的上下冲击形成的能量波，也就是我们经常说的守恒定律，当夯锤下落的一瞬间会把重力转换成动能，夯击地面时重力会形成两部分的动能。首先，夯锤对地面的冲击摩擦会形成一定量的热能，也就是夯锤形成的振动形成剪切波，压缩进行传播。其次是夯击时会有声波向四周传递。强夯法的工作原理就是用较大的压缩波形成的液相运动提升水的压力，使土壤中颗粒产生错位，将提壤地基的骨架进行解体，最终通过剪切波是土壤中的颗粒达到一种相对密实的状态。

3 强夯法在市政道路中的应用

3.1 试夯

在市政道路地基处理中应用强夯法是一个循序渐进的过程，试夯是地基处理过程中第一个环节，试夯完成后才可以进行相应的弱夯和强夯，整个过程有条不紊地进行才能够保证整个地基工程的质量[3]。因此，应当根据市政道路的软土地基实际情况，在强夯法应用之前就需要对强夯的有效加固深度、夯击能、夯击次数、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等相关参数及指标的确定，选择较有代表性的地基进行区域试夯，并严格比照，校验整个强夯施工的相关参数与各个指标的准确性。如试夯结果不能够充分符合标准，就需要将强夯法相关参数以及各个指标作出合理的适当调整，通过分析对比法将整个施工方案予以确认，确保施工质量。

3.2 平整夯实场地

在进行市政道路地基的强夯施工之前需要对各个地基的地面地形进行科学合理的评估，将夯锤的地面高度进行确认，利用相关施工设备例如推土机，对整个地基成面进行整平施工[4]。以整个市政道路地基的实际情况为基础，将市政道路下方的管线位置及周边构筑物安全距离进行明确标明，进行强夯的位置必须避开地下管线及地下支护等设施。设计好相应的施工应急预案，避免对市政道路进行强夯而对地下管线、周边构筑物等设施造成不必要的破坏。

3.3 垫层以及降水处理

在表层为细土颗粒并且地下的水位相对较高的地基强夯施工时，要在设置2～4m 的垫层以此来提高强夯的效果，选择相对较软的材料作为垫层。而强夯在很大程度上很受地下水高度的限制，因此要将地下水位进行认为降低，确保强夯中地面硬度以及距离这些因素可以满足施工要求，保证施工过程中各个机械设备的运转正擦很难过，杜绝夯坑积水的问题发生。

3.4 强夯

由浅到深巩固法是市政道路施工软弱地基应用强夯法应该遵循的原则。首先应当对深层的土质进行巩固，随后对中深度的土质进行巩固，最后才是地基表层的土质巩固。依照该原则，结束了最后一遍的强夯时，就需要推土机填平夯坑，也正是因此，市政道路软弱地基表层的土质相对疏松。除此之外，由于进行强夯会出现较为明显的剧烈振动，处理不当会对周围已经夯实的地基产生不小的影响，会严重影响到市政道路软弱地基强夯的质量。并且，在对夯实地基进行检验的时候如出现表层地基夯实效果不如下层夯实效果则说明该区域的地基夯实工作没有达到预期的目标效果。因此，为了解决这一技术性难题，需要在最后一遍夯实之后进行二次低能量夯实。

相较于松散的土质来说，强夯会引起较为严重的变形情况发生，强夯的工作难度也相对增加。在这样的情况下，市政道路地基中表层土在整个强夯过程中就显得尤为重要，也是整个松散土质夯实过程中的主要支持力层。在过去以往大量的实际施工中，不达标的支持力层会引起很明显的不均匀下沉，所以说做好表层土的处理工作是整个松散土质夯实过程中最重要的一个工作环节。在施工需求可以被小夯锤满足的情况下应当优先选择小夯锤进行夯击，并确保满夯频率的提升，是市政道路软弱地基的夯实质量得到充分的保证。