浅谈强夯法加固公路地基的设计要点

2020-06-18李泽飞

黑龙江交通科技 2020年6期

李泽飞

(河北迁曹高速公路开发有限公司，河北唐山 063000)

0 引言

公路具有灵活、快捷、便利的显著特点，毋庸置疑，经济社会的快速发展在很大程度上主要依靠于公路交通，随着我国经济实力的不断增强，我国的公路交通网络越来越完善，人们的出行以及货物运输越来越便利，因此公路建设越来越受到人们的关注。我国地缘辽阔，不同地区自然环境差异较大，因此在公路的建设过程之中难免会遇到不同的困难。例如在高填方路段，公路地基在受到车辆荷载的反复作用以及填土压力的作用情况之下，经常出现不均匀的沉降，如果是软土地基这种情况将更为严重，这将大大影响道路的通行能力以及服务水平，设置影响车辆的行车安全，引发不必要的交通事故，因此对于公路地基进行加固，提高地基的承载能力就非常重要，而强夯法就是一个常用的手段。

1 强夯法简介及原理

1.1 强夯法简介

强夯法就是采用巨大的落锤在一定高速出自由落体下落，将势能转化为动能，进而对地基产生巨大的冲击，产生冲击能和冲击波，从而对地基产生冲击力。冲击波传递示意图1如下。

图1 冲击波传递示意图

强夯法在引入我国的几十年间，施工方法逐渐改进，适用范围也不断地扩大，从碎石土到粘性土，可以极大地提高地基的强度和压缩性，因此对于地基加固来说，强夯法极为适用。除此之外，还能提高地基抵抗液化的能力。

2.2 强夯法原理

(1)动力置换原理

饱和粘性土的渗透系数不高，因此当进行夯实时，孔隙水压力不能迅速的流失，反而容易造成土体结构的破坏。而影响动力置换加固地基效果的主要因素是地基土的渗透系数大小，因此在地基土中用透水型土工织物长袋装的砂砾石等方法来改变地基土的渗透系数，此时可以采用动力置换进行加固地基。

(2)动力夯实原理

对渗透系数较大的非饱和颗粒土进行加固的时候，由于落锤传递给土体的冲击能非常大，因此非饱和颗粒土中的颗粒在冲击能的作用之下会迅速移动重组，形成新的土体结构，从而地基土中的空气将会被迅速的排出，地基土体也就更加的密实，从而达到加固地基的目的。

2 强夯法加固地基设计要点

2.1 确定强夯法加固公路地基的夯击次数

强夯法在加固公路地基的过程之中，夯锤将动能转化为对地基土的冲击能，随着夯击次数的不断增加对于地基的影响范围和影响深度也将不断的增加，冲击能逐渐将会从地表蔓延到地下，并且以夯锤落点为中心向外扩散。因此，夯击次数的增加将会不断提高地基的加固效果，并且对于加固深度也具有一定的影响，但是，随着夯击次数的不断增加，加固效果也会变得不太显著，并且造成不必要的浪费，因此，确定夯击次数极为重要。

由于地质环境的不同，因此，确定强夯法加固公路地基次数，必须要结合当地的自然环境和土体性质，设计出最为合理的夯实方案，确定出合理的夯击次数。对于较为常见的一般土体，可以采用点夯两到三遍的方法，对于渗透系数较差的路基土体，可以适当增加夯击次数，确保公路路基的加固效果；而对于渗透系数较强的路基土体，在确保路基加固效果的前提下，夯击次数便可以适当减少。此外，在强夯结束之后，还应该以低能满夯的方式进行夯击，使得路基加固的效果为最佳状态，保证夯实过程的高效性和合理性。

2.2 确定夯击能的大小

夯锤夯击能的大小可以直接影响公路地基的加固效果，夯击能的大小不仅影响路基加固效果，还进一步影响路基加固的深度。一般情况之下，路基加固的有效性受夯击次数和夯击能的大小影响。在不考虑路基土体性质的前提之下，夯击能越大，路基加固的效果也就越显著，但是，夯击能也不是越大越好，当夯击能过大时，公路地基加固将会变得不经济，容易造成建设成本的增加。因此，夯击能大小的确定需要结合实际的施工情况和土体性质综合决定，还要考虑机械设备的运行效率。通过对以往工程进行总结分析发现，要想保证公路地基的加固效果，就要选择最合适的单击夯击能，单击夯击能不能过小，夯击能过小时会造成加固效果不明显，单击夯击能也不能过大，夯击能过大时容易造成土体结构的破坏。因此，夯击能的大小确定需要很好地进行设计，首先要确定公路地基的加固深度，然后结合公路所在地的土体性质，严格按照规范进行施工，并且做好现场实验，确保公路地基的加固效果。

2.3 确定最合适的夯锤

夯锤形状在一定程度上也能影响公路地基的加固效果。夯锤的形状主要取决去其横截面的形状，主要分为圆形和方形两种。圆形使用较为简便，航点可以准确的落入到坑位之中，但是容易受到地形的限制；而方形使用过程较为复杂，但是夯点简单。因此在公路地基的加固过程之中，不仅需要考虑使用不同形状的夯锤，还应该结合当地地形条件和施工过程的实际需求选择合适的夯锤形状，确保公路地基的加固效果。

2.4 夯锤锤孔

夯锤的锤孔也是影响公路地基加固效果的一个重要因素，锤孔可以在一定程度上加强土体的夯击效果，锤孔可以上下贯通排气孔，在夯击的过程之中排除土体中的气体，并且提升落锤时也较为轻松，减少不必要的耗能，进而降低施工成本。在以往施工过程之中。夯锤上的锤孔都较小，容易出现堵塞的情况，近些年来随着制造工艺技术的不断提高，夯锤有了改良和优化，锤孔的逐渐增大，多处于25～30 cm之间，其应用优势更加显著，公路地基的加固效果得到明显的提高。

2.5 确定夯锤的底面积大小

夯锤底面积大小也将影响地基的加固效果，因为不同的夯锤底面积大小对应不同的冲击能大小，当夯锤底面积较大时，夯锤作用给地基土里的作用力大小就会变小，相应的夯击次数也就会有所增加，相反，当夯锤底面积较小时，相应夯击次数就会减少。因此，在实际施工情况之中，需要结合地基土体性质和地质环境等综合因素，选择最合适的夯锤底面积。可以在施工过程之中合理运用较小底面积的夯锤，确保地基的加固效果，还可以先运用底面积较大的夯锤进行初夯，在运用底面积较小的夯锤进行复夯，大大提高地基土体的加固效果。

2.6 考虑土体性质综合选择

土体性质是影响地基加固效果的重压影响因素，不同的土体在强夯过程之中，表现出不同的效果，通常情况之下，强夯法可以用来加固碎石土、黏土等等，还可以应用于软土地基的加固以及湿陷性黄土地基的加固之中，但是由于土体性质的不同，强夯法的作用效果也就不同，因此，在运用强夯法时需要结合公路地基的土体性质，例如初密度、饱和度、渗透系数等等，选择最合适的夯击方式。除此之外，即使土体性质相同，当深度不同时其加固效果也将会变得不同，力学性质等也将存在较大的差异性。总之，应该因地制宜，结合土体性质等条件，选择适合的夯击方法，确保地基加固深度，保证地基加固效果和质量。

2.7夯前预试验

在采用强夯法进行地基加固前，应该进行预实验，确定适合本地区本路段的夯击次数、夯击能等等。在地基相同位置选取的图样土样，应当在不同夯击能和夯击次数下进行试验，通过对不同试验数据进行比对可以得到适合本地区的最佳参数。此外同一地区不同路段的土体性质也可能不同，因此在地基的不同位置也要取土进行试验，保证地基的加固效果。