强夯法在水利工程中的应用

梁艳东

甘肃省水利水电工程局有限责任公司 甘肃 兰州 730000

强夯法的应用范围较广，在公路施工、建筑施工等行业的加固过程中都具有着重要意义。强夯法可以有效加固水利工程的地基，确保水利工程的有效使用，且强夯法体现着高质量、施工便捷、成本低以及速度快的特点。因此水利工程的建设应当充分利用强夯法，积极促进水利工程施工的进行，实现水利工程快速建设的目标，进而保证工程质量。

一、强夯法在水利工程中的原理及适用范围

（一）强夯法的作用原理

强夯法又称动力固结法，就是指利用强大的冲击力及夯击力来夯击土层，从而提高被夯击地基的承载力，最后使得地基可以迅速固结的一种方法。首先需要利用起吊设备将十到四十吨的重锤吊起，然后将其升到10到40m的高空并让其自由下落，以此来夯实地基，在此过程中的夯锤的夯击力十分巨大，对夯实地基具有着稳定作用。如若地基是非饱和的粘性地基，可以采用连续夯击的方法来使其稳定。此外，在施工过程中要通过现场施工试验来确定夯实的次数及夯实的力度等参数，通常情况40t夯锤在10到20m的高度自由下落，一般可以达到有效夯实深度大概6到10m，此类加固法是在重锤加固法的基础上演变而成，但是要比重锤加固法更为简单，方便。强夯法技术作用产生的冲击波可以有效冲击土地基层，破坏地基结构原有的性质，改变原有土体空隙，使得土体更为密实。同时在夯锤反复作用下，饱和土中会出现超空隙压力，土地中的有效力会消失，从而使得土体局部液化。

（二）强夯法的适用范围

强夯法在水利工程建设中的应用首先就是要确定其使用范围，根据不同的地质状况，实施相应的针对办法，以此来推动水利工程建设的有效进行。对强夯法来说，其更适合土质较为松软、松散的砂质土地、非饱和的粘性土质，以此确保强夯法能够有效的运用到水利工程建设中。

二、强夯法在水利工程中的设计与施工

（一）强夯技术实施的设备选择

强夯设备的有效选择，可以有效增强技术的实施与使用，其主要包括脱钩装置，起重机以及夯锤。目前我国夯锤主要分为两种形态，分别为圆形夯锤及方形夯锤，二者的底面积都应当控制在两平米到六平米之间，且在选择夯锤时，要根据其起重设备、加固要求进行。同时在选择夯锤大小时，要根据水利工程土质地基的实际需求进行选择，要及时分析土地基层的种类，对砂性土地面积要选择较小面积的夯锤，对于粘性较高的土地要选择较大面积的夯锤，确保在夯实过程中能够物尽其用。此外脱钩装置及起重机来说，由于两者是辅助夯锤施工的必须设备，需要根据夯锤特点进行分析。一般来说起重机都会选择轮胎式或者履带式，例如在土地夯实过程中需要大夯锤进行工作时，需要使用起吊三脚架及起重机的辅助进行夯锤作业。利用滑轮装置将夯锤吊到指定高度，再使用脱钩装置进行夯锤落锤作业。当前水利工程的进行，一般都选择利用脱钩机制的工作原理将锤自然坠落，或者通过高度锁的方式完成工程作业。三种强夯技术的设备都具有着重要作用，水利工程在进行施工时，要根据实际情况选择正确的夯锤及其他设备，确保工程施工的有效完成。

（二）强夯法处理地基的参数选择

强夯法处理地基的参数选择较为复杂，是要根据不同设备及施工技术的需求，选择科学合理的施工参数，以此来确保工程施工的合理性。强夯在大面积施工前，应选择有代表性的地段进行强夯试验，以验证强夯加固的效果，并确定夯锤重量、落距、夯点布置及间距、夯击击数及遍数、间歇时间等施工参数。强夯参数选择一般从四个方向出发，首先就是要确认锤重与落距，锤重要控制在8至40吨，落距要控制在8到20m内。起吊设备的起吊能力及地基需加固的深度影响着锤重的选择，落距则要根据设备的起吊高度，锤重及加固深度进行选择。其次就是要确认其最佳夯击能、夯击遍数、每遍夯击次数、夯点间距等参数，夯击遍数一般为3遍，第三遍为低能量满夯（每个夯击点夯击次数2-3击），而且要根据土质不同选择不同的夯击次数，对淤泥质土来说，就要夯击次数多一些。最后就是要确认相邻的两遍夯击之间的间歇时间，由于强夯冲击力及夯击力较大，需要间隔足够的时间再进行下一遍的夯击，保证孔隙水压力消散，在消散之后可以在进行下一次作业，并且在此过程中要根据土质情况选择间歇的时间，例如软粘土质间隔时间要在四周以上，以此来确保水利工程施工的质量。

（三）强夯技术夯击能的确定

在水利工程强夯施工的前期，一般都需要根据工程情况进行试验，并以此来获取准确的检测数据，夯击能确定应当根据粘性土及砂性土性质的区别进行选择，粘性土孔隙水压力散失速度慢，要根据其叠加值得出最佳夯击能。而砂性土孔隙水压力散失速度快，不能够随夯击能增加而叠加，因此要根据砂土能承受的能量来确定夯击能。最佳夯击能需要根据孔隙水压力速度及土质不同来确定，并将变得逐渐趋于稳定的夯击能进行确定。

三、强夯法在水利工程中的实际应用

（一）强夯准备工作

强夯工作实施前首先就根据施工作业流程及操作要点进行分析，然后在根据操作要点了解相关标准，规范施工行为。首先在施工前应当做好作业准备工作，技术人员应该仔细分析水利工程施工图纸，捋清各个施工环节之间的关系，熟悉相关施工的规定及标准。而后要制定施工安全保护策略，并准备相关的应急管理方案，工作人员之间应当透彻交流水利工程建设情况，加强工作前的培训。其次就是做好外部技术收集工作，满足施工技术要求，在施工前要熟悉施工工具的使用方式及标准，将施工方案及经济合理的施工参数上报至相关单位，以此来完成强夯准备。同时也要根据水利工程特点进行准备工作，例如河床的覆盖结构较为松散，要针对其较弱的承载力进行地基加固处理，由此来选择强夯法进行施工，并对加固方案进行比较选择最适合的加固法，最后在对其加固效果进行分析，确保水利工程建设稳定性。

（二）强夯施工条件及过程

1、场地平整作业

场地平整作业是保证强夯施工稳定施工的主要因素，所以在强夯施工过程中首先就要对地面情况进行分析，确保地面平整，保证在强夯过程中施工工具的稳定性，对于场地不平整的区域，要进行场地平整，例如用推土机或装载机推平等方法。同时相关工作人员也要对场地内地下结构、地下管线位置等进行勘察，确保施工作业过程中要尽量避免此类构造物，以免出现意外。如果确实无法避开，也要根据构造物的深度来选择夯击影响的深度，并要在施工前对可能出现的影响及发生情况进行预估，选择有效的方式及时处理可能产生的情况，以防水利工程建设过程中产生问题，对工程的实施造成一定的损害。

2、降低地下水位

强夯施工的另一条件就是降低地下水位，由于水利工程的地下水位与地表层距离较近，地下水位如果增高就会导致夯击过程中出现积水的情况，进而就会降低夯击效率，导致工程施工不能有效进行。因此施工单位应当根据施工的位置，确定地下水位，并且对较为松软的土质进行填平压实，降低地下水位形成硬层，为机械设备的放置提供稳定基础。因此水利工程在建设过程中要注意这一要点，在强夯过程中要确保其夯击效率，推进水利工程的有效建设。

3、施工作业

强夯技术的使用需要根据施工的要求以及设备的标准，选择适合的锤重以及落距来夯实地基。第一步就是要准确测量强夯高度，在平整好的场地标记上应当夯击的位置，确保强夯的准确度。在起重机到达固定位置后，保证强夯过程中夯锤能够准确夯击在夯点位置上，而后在对其高程进行测量。对第一次夯击可以先测量其高程是否合适，如果出现歪斜的情况要查明原因，并及时进行调整。在多次作业后，在根据预先估计的夯击遍数进行施工。在强夯技术完成后，要选用推土机或装载机进行推平，然后在测量其是否符合标准，确保地表的松土全被夯实，以此来促进工程建设的顺利进行。

（三）强夯技术实施的注意事项

强夯技术施工过程中除了要按照既定标准完成施工工序，也要注意砂性土要降低地下水位，并在其周围设置排水沟，粘性土则要设立水平或者竖向的排水通道，提高夯实效果。其次就是要确保夯击过程中落锤要保持平稳，夯击位置一定要准确，如若出现夯坑倾斜情况要及时回填夯坑。此外也要及时排除夯击坑内的积水，消散孔隙水压力再进行下一次夯击。最后在加固过程中要确保加固区域与周围建筑物之间相距50m以上，并采取相应方针措施，避免对建筑物产生不利的影响，同时也要及时监测夯击的质量情况，确保其各项施工指标都合格，以此来进行下一步的水利工程施工。

结束语：综上所述，强夯法对水利工程具有积极的推动作用。我国水利工程建设速度逐渐提升，为了保证其质量就要积极采取强夯法来不断完善施工技术，那么首先就要根据其工作原理进行设计与施工，对其设备、参数的选择要专业，其次就要根据已有的工程案例进行分析，在满足施工条件后积极投入强夯法的运用，从而不断提高水利工程施工质量，降低工程施工成本，提高工程使用期限，从而促进水利工程的施工的快速完成。