强夯法在公路工程路基施工中的应用技术研究

陆刚

（甘肃省交通工程建设监理有限公司，甘肃兰州730000）

0 引言

在对公路工程路基进行处理时，借助于重锤自由下落过程中所产生的冲击力，可快速固结公路路基，这就是强夯法。由于其操作方法简单，仅需较少的人力物力，被广泛应用到公路路基处理施工中，尤其是在湿陷性黄土和粉土路基处理中使用频繁，能够使路基的承载力得到显著提升，同时也可以避免路基出现不均匀沉降现象。

1 强夯法概述

1.1 强夯法概念

强夯法是指在处理公路工程地基时，使用一定重量的铁锤来对土地进行反复锤打，在此过程中借由夯击力固结路基软土层，使路基的承载力有所提升，避免路基在后期出现不均匀沉降的问题。

1.2 强夯法的特点

强夯法的主要优势首先是操作便捷，而且没有严格要求填料的粒径。在处理公路工程路基时，如果使用颗粒大于20cm 的骨料来进行路基填筑，那么会影响摊铺碾压作业。而强夯施工则对于填料的粒径没有严格要求，可夯实的骨料粒径可达40～50cm，根据相关研究可以得知，在对粒径40～50cm 的骨料进行夯实之后，骨料已经基本被击碎，融入了周围的土中[1]。其次，使用强夯法会快速推进路基施工，可以缩短施工工期。最后，在建设路基时使用强夯法可以紧密地结合地面土体和填料。需要注意的是，应避免在复杂的工地使用强夯法，因为机具难以进入施工场地，不利于作业的进行。

1.3 强夯法加固机理分析

强夯法借助于强大的冲击力来对公路路基进行压实，破坏土体原本的结构，对其周围的土体进行挤压，使路基的整体强度得到显著提升。强夯法加固处理机制主要包含三项内容：动力密实机理、动力固结机理和动力置换机理。

1.3.1 动力密实机理

在处理多空隙粗颗粒非饱和土地基时，根据动力密实机理，在夯击的过程中，强大的冲击产生的动力荷载，在击打到路基上时，会将路基当中颗粒之间的空气挤出来，缩减土中颗粒间的空隙，使土体快速固结，提高路基的承载力和密实度。根据相关研究，如果夯击的冲击力在1000～2000kN/m2时，能够改变土体的本来结构，使路基的承载力提高至原本的2～3 倍。

1.3.2 动力固结理论

在使用强夯法处理细颗粒饱和土地基时，借用的动力能源是重锤下落时产生的冲击力，可以使地基土体的局部出现液化现象，将孔隙水从土体的空隙之中排出，在完全排出孔隙水之后，会消除土体之中承受的压力，此时在冲击力的作用下，土体会逐渐固结，使公路工程路基的强度得到显著提升[2]。也就是说，应用动力固结理论的关键是饱和土具有可压缩性，在局部液化路基土体之后，土体的渗透性会发生一定程度的改变，提升土体的强度。

1.3.3 动力置换理论

动力置换理论类似于换土垫层理论，强夯法可以粉碎填料，并将碎石填筑到公路路基的土体当中，当土体当中的碎石量积累到一定程度之后，碎石之间会产生摩擦力，并与土壤板结到一起，形成碎石墩，对地基起到固结的作用。除此之外，动力置换原理的运用就是在淤泥当中夯入碎石，从而能够对地基进行强化，提高公路工程地基的承载力。

2 强夯法参数的设计

2.1 准确计算有效加固深度

对于有效加固深度进行确认，不仅可以将其作为主要依据选择处理公路路基的方法，同时，也可以以此为指标参数对公路路基的处理效果进行检验。在计算使用强夯法所需要的有效加固深度时，可以使用以下计算公式H＝αMh，H 为有效加固深度，M 为在夯击时所使用的重锤重量，而h 则是重锤自由下落的距离，通过计算可以获取准确的有效加固深度，保证公路路基处理施工的顺利进行[3]。

2.2 确定夯锤和落距

在使用强夯法对公路路基进行处理时，其产生的夯击能受到了夯锤和落距的影响。首先，相关工作人员需要对公路路基的土体类型有所了解，并结合路基的结构和影响深度对夯击能进行确认，在此基础上对于夯锤和落距进行确认。在处理公路路基的过程中，可以根据骨料的粗细对夯击能进行确认，粗粒土的夯击能范围保持在1000～3000kN/m2，而细粒土的夯击能范围则保持在1500～4000kN/m2；而在对夯锤进行选择时，需要将夯锤的重量控制在10～25t；在此过程中，还应该对重锤的高宽比进行控制，使其数值保持在1∶2.5～1∶2.8；最后，需要严格控制强夯法的落距，一般情况下可以将落距控制在8～25m。

2.3 准确布置夯基点，确定夯击点间距

夯击点的位置应充分考虑公路路基的范围以及其他涉及参数。而在对夯击点的间距进行确定时，应综合考虑公路路基的土体性质，计算需要处理的土体深度。一般来说，在进行第一次夯击时，需要根据重锤之间的2.5～3.5 倍来控制夯击间距，在此之后，则可以结合实际夯击情况来逐渐缩小夯击点之间的距离。

2.4 确定夯击击数和夯击遍数

在使用强夯法处理公路路基时，应该结合工程的实际情况计算夯击击数和遍数，严格按照计算原则对夯击击数进行确认。一般情况下，在进行夯击作业时，可以将次数控制在4～10 次[4]。此外，在对夯击遍数进行确认时，工作人员需要对路基土体的实际性质充分考虑，一般来说，在进行夯击时需要重复2～3 遍夯击作业。

3 在公路工程路基施工当中应用强夯法

3.1 公路路基强夯法施工工序的控制要点

在使用强夯法对公路工程路基进行夯击作业之前，首先需要平整作业场地，并且在路基周边设置排水设施。除此之外，还需要根据布置好的夯击点位置来对夯位进行放线测量。如果在进行夯击的区域地下存在地下水，那么需要采取措施进行降水处理，然后才能够进行路基强夯作业。

对公路路基进行强夯时，工作人员大多使用分段处理方式，一般是先夯击路基的边缘位置，然后逐渐向中间行进。作业施工时，需充分考虑相关设计方案以及测试好的夯击参数，确保平稳落锤，准确无误的击中需要夯击点。作业时也不可避免出现夯坑，所以，在完成夯击作业之后，工作人员还需要使用合格的填料来对夯坑空进行回填处理，待公路路基表面平整之后，才可以继续进行下一步的夯击作业[5]。

如果路基土质为高饱和度的粉土或者是黏性土，那么工作人员就需要将纵横盲沟设置到路基内部，这样就能够将路基土中的水分及时排出。同时，在进行夯击作业时，还需要在路基当中铺设砂石混合料，不仅能够帮助水分快速排出，还可以在夯击之后形成复合路基，使路基的承载力得到显著提升。

在对公路工程路基进行夯击处理时，还需要工作人员监测施工的全部过程，并对施工过程中所产生的数据准确及时记录，尤其是夯锤重量和落距等相关参数，方便后期对施工项目进行检测。

3.2 在公路工程路基施工当中应用强夯法

3.2.1 做好施工前的准备工作

为了在使用强夯法处理公路工程路基时，保证整体施工质量，在作业之前，需提前准备好施工过程中可能使用到的施工机械设备和施工功能材料。此外，工作人员还需要全面、仔细地勘察施工现场，对于现场地基环境以及地下的管线布置等有明确的认识。除此之外，为了确保在对公路路基进行处理时，施工现场的地下水高度不会影响夯击效果，还需要工作人员细致勘察施工区域周边的地下水，并对地下水的流动情况、地下水高度以及水质等进行详细记录，结合实际情况来进行夯击施工。

3.2.2 平整施工场地

在对公路工程地基进行夯击之前，工作人员可以结合工程设计图纸当中涉及的相关信息，使用全站仪勘察强夯的施工范围，采用测量放样的方法对边桩进行处理，在作业的过程中，注意保护边桩。另外，对于地表耕植土，地基当中含有少量的淤泥，需要使用挖掘机进行清除，并在地基周边设置排水管，排出场地内积水，避免影响夯击作业的进行。

3.2.3 测设点位

在完成施工场地的平整作业之后，工作人员需要恢复设置在路基周围的中桩，确定强夯范围，使用石灰线标记具体的夯击位置。之后，工作人员需要结合实际施工方案确认施工路线和总体长度，并对夯击点的位置进行计算，根据相关要求来对第一批夯击点点位进行确认。在确定夯锤下落的位置时，需要结合夯点中心和夯击半径，在此基础上画出石灰圆圈，确定准确的落垂位置。最后，工作人员还需要将在进行夯击前的地面高程测量出来，以此为依据对路基的夯沉量进行计算。

3.2.4 夯机就位

在准备好夯锤之后，工作人员需要仔细测量夯锤的顶面高程，使用起吊装置将夯锤缓慢地吊起，再让夯锤自由下落，借助下落产生的夯击力夯实公路工程路基，之后再次对锤的顶面高程进行测量并做记录，需要重复夯击四次之后，才完成第一次夯点的夯击作业。

在进行夯击作业时，工作人员需要控制每一次夯击力度，并对夯机的沉降量进行测量，如果在测量的过程中发现夯机的沉降量＞5cm，就需要继续夯击路基，一直到沉降量小于5cm 为止，并将相关数据记录下来，在对一个夯击点的夯击作业完成之后，才可以进行下一个，然后继续进行夯击施工，一直到第一批夯击点的夯击作业完成[6]。

3.2.5 回填夯坑

在对公路工程路基进行强夯处理施工时，需要按照一定的施工顺序来进行夯击作业，首先工作人员应该夯击第一批夯击点，在完成夯击作业之后，还应该回填被夯击过的地基，在平整处理路基之后，还需要来回碾压路基，方便后期进行第二批夯点的夯击作业施工。

3.3 对公路工程路基强夯法施工质量进行检测

在完成公路路基夯击作业之后，相关工作人员还需要及时检测夯击作业的施工质量，确保检测的各项参数符合指标，夯击作业的质量满足相关要求。检测内容主要为检测夯击的遍数、夯击点的位置、重锤的落距以及其他相关夯击参数，能够有效控制路基的施工质量，使路基的承载力和施工质量有所提升。

4 结语

在处理公路工程路基时使用强夯法方便工作人员操作，而且强夯法工艺成熟，具有较好的固结效果，可以明显提高公路路基的整体承载能力。在使用强夯法处理公路路基时，需要充分考虑作业区域的实际情况，对在进行夯击作业过程中涉及的相关参数进行准确计算，并且对参数进行检验评定，使公路路基的处理质量得到显著提升。另外，使用强夯法处理公路路基，还可以使路基的土体性质发生变化，使公路工程的整体建设水平得到显著提升。