强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的运用分析

2021-08-03周石馨

科技创新与应用 2021年20期

周石馨

（福建成森建设集团有限公司，福建龙岩364000）

社会经济的快速发展使交通运输行业进入到一个全新的发展阶段，同时伴随着人们生活水平的提高，人们对公路工程的施工质量也开始提出更高的要求。路基是影响公路工程施工质量的一个重要因素，在市政道路工程中如果出现了软土地基，则会严重威胁到整个公路工程的顺利施工，甚至还会引发市政道路工程的施工安全隐患。为了能够提升市政道路软土地基施工质量，需要相关人员在市政工程施工中引入一种先进的技术形式，而强夯法施工技术就是能够提升市政工程路基施工质量的重要技术。

1 强夯法概述

1.1 内涵

强夯法也被称作是固结法或者动力压实法，在具体实施操作的时候主要是反复地将10t到40t的重锤提高到一定高度之后让其自由下落，落距一般在10m到40m。在重锤的作用下能够实现对地基有规律的夯击处理，由此更好地稳固地基。

强夯法在使用时所应用的加固机理具体包含以下三个方面的内容：第一，动力固结。以往的固结理论是采取有效的方式将孔隙内部的水排除干净，从而确保饱和颗粒土出现沉降。但是从实际实施情况来看，受瞬时荷载的影响孔隙内部的水无法充分排出。后来有学者根据饱和土强夯后的瞬时沉降距离来判断出饱和土是可以被压缩的，由此提出了新的动力固结模型。第二，动力夯实。强夯加固多孔隙颗粒的操作机理是动力夯实，即土体在冲击能量的作用下会被机械设备夯实，由此会提升土体的强度。第三，动力置换。在动力能量的影响下会将碎石、砂石等材料填入饱和软土层，实现对饱和软土的充分置换，形成比较密实的砂石层。根据动力置换作用的不同，具体可以将其划分为整式置换和桩式置换。整式置换法利用强夯的重大力量将碎石整体压入淤泥之中，桩式置换法是使用强夯的方式来将碎石和碎石桩子夯实到软土中，借助碎石之间的摩擦角来对桩间土产生平衡作用。

1.2 优缺点分析

第一，优点。强夯法的操作设备比较简单，在具体实施操作的时候会节省材料，简化工程施工。在对路基路面进行充填处理的时候要正常设计回填料粒径的大小，从而方便施工，降低工程的施工成本。同时，在强夯法的使用下还能够减少道路出现塌方的可能，增强整个工程施工的安全性。第二，缺点。地基土层中存在的软弱夹层会对强夯法的应用效果产生深刻的影响，最终导致夯击力度达不到规定的要求。

2 强夯法实施的影响因素

第一，重锤下落的间隔距离。在重锤下落的间隔距离比较大的时候强夯法所产生的单次击打能量会变得强大，夯击次数也会相应地变少，夯击作用效果变得更加明显。因此，在强夯操作的时候需要相关人员根据不同土体之间的差异来确定具体的加固深度，选择适合的重锤和下落距离。第二，夯击点的安排以及间隔距离的确定。在实施强夯操作时夯击点一般会被布置呈三角形或者正方形，确定好夯击形状之后根据土层地基性质和目标深度来确定夯击点的间隔距离。第三，强夯操作的间隙时间。强夯操作频率和加固土层之间的孔隙水压消失速度存在密切的关联，即需要根据土层的类型来选择具体的夯击间歇时间。第四，强夯的土层厚度。如果土层厚度比较厚，强夯法产生的冲击力将无法顺利传递到深层地基中，最终使得强夯法的使用作用不够明显。

3 软弱地基变形的基本特点

在开展地基工程施工的过程中要根据地区的实际情况来着重解决当前土质问题，不断优化和改进施工技术。从当前整个工程施工发展实际情况来看，软土地基在施工的过程中体现出以下三个方面的特点：第一，软土地基施工变形大。第二，在施工的过程中需要比较长的时间才能够让地基稳定。第三，侧向变形程度会超过一般土体的变形程度。

软土地基中的变形程度深受软土地质的影响。一般情况下，软土中包含比较多的水分，这些水分在自然的状态下不会流出去，由此引发的变形比较大。同时，软土中的孔隙要比一般孔隙大，且很难从水分中流出，在低饱和的状态下深受荷载作用的影响，最终会出现不同程度的变形。

4 强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的运用

文章所研究的工程是福建莆田港东吴港区罗屿作业区，需强夯施工的面积为340735m2，其中斗轮机基础区面积70193m2，除斗轮机基础外的其他区域面积270542m2，本项目强夯试验拟取4个试夯区，试夯区大小为24.5m×24.5m。试夯一区和试夯二区分别在直接回填区F区和D区内，试夯三区和试夯四区分别在堆载B区和A区内。试夯一区和试夯二区填料为碎石土，试夯三区和试夯四区始夯面至标高+7.3m为碎石土，标高+7.3m以下为海砂。夯后堆场及斗轮机基础区区域地基承载力不小于150kPa，道路区域地基承载力不小于120kPa。

由于整个地区的软土含量高，且含有比较多的低强度、高压塑性软弱饱和粘土，为此，在施工的过程中需要根据路基稳定性、工后的沉降数值、路基路面结构强度等来对软土路基进行处理，具体内容如下所示。

4.1 做好施工准备工作

4.1.1 确保施工长期的干净、整洁

在实施强夯施工操作之前需要将施工区域进行打扫，特别是要将施工区域内的杂质清理干净，确保施工区域范围内土层符合施工标准要求。

4.1.2 施工测试

在市政道路工程软土地基处理之前需要相关人员按照规范的标准完成土工测试，具体测试重点内容如表1所示。通过测试最终确定工程含水量、干密度的最大数值。

表1 强夯法的施工设定重点

4.1.3 设备的选择

根据地面土质的类型来选择夯锤，多数夯锤是圆弧形状的，锤底的面积大小依据锤身的重量和重心的高度确定。在一般情况下使用的夯实锤子是钢铁或者铸铁加工制作的，由于这类材料的重心比较低，因而在使用的时候对夯实地面的冲击会比较小，不会出现坍塌的现象。在选择夯锤的时候要充分考虑夯锤对地面的影响，在土质较细的地方用质量较小的夯锤；在土质较粗的地方就要用质量较大的夯锤。同时，每一个夯锤都设计了排气孔，目的是减少夯锤下落过程中阻力的影响。

4.1.4 参数的精准测量和最终确定

在设定参数之前还需要结合实际情况来布置夯击点，确保夯击的范围超过市政道路工程的基础范围。对于施工量比较大的市政工程来讲，需要根据夯击点的距离和土质基本情况来设置夯击的次数，将夯击的距离设定在5m到9m之间。确定好夯击的距离之后实施多次夯击处理。

第一次夯击能够完成基本加固处理，在加固完成之后进入更深入的强夯处理，确保每个夯击点夯击两次到三次，且在夯击操作的时候要确保地面不会出现隆起的问题。对于需要多次进行夯击的工程要合理确定两次夯击的间隔时间。

4.2 试夯施工方法

根据本项目强夯试验区的填料性质和《建筑地基处理技术规范》中的规定，试夯一区和试夯二区填料为碎石土，试夯三区和试夯四区始夯面至标高+7.3m为碎石土，标高+7.3m以下为海砂。其渗透性好，两遍点夯拟采用连续夯击施工的方式进行施工，即第一遍点夯实后整平场地紧接着第二遍点夯施工，遍与遍之间不留间歇时间。

4.3 施工操作步骤

第一，清理土地、平整土地，测量夯场地高程，使得夯场地高程达到强夯、起夯的夯面高度。第二，测定和标记第一次夯实点的位置，夯点用石灰或其他显眼的标志标出。第三，吊车就位，使夯锤对准夯点位置。第四，测量夯前锤顶标高。第五，将夯锤起吊到根据锤重计算符合设计夯能要求的高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，及时将坑底整平，才能继续夯击。第六，重复第五个步骤，在达到规定的夯点击数和收锤标准之后对强夯的施工情况进行记录。第七，在每次夯实操作之后要进行场地平整施工，使用装载机械设备将夯坑填平处理，按照规定好的夯点位置来完成强夯施工。

4.4 试夯质量控制

第一，在夯实之前需要检查夯锤重量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。第二，每次夯击前后均应测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜夯锤歪斜时，将夯坑坑底整平。起锤至预定标高下落锤击，落锤要求保持平稳，夯位应准确，当夯击坑内有积水应及时排除。第三，在每遍夯击前，对夯点放样进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏位或漏夯进行补夯。第四，在收锤之后要求两击平均夯实沉降量低于50mm，如果个别点超过设计要求则在该处继续夯击，直至最后两击平均夯沉量小于50mm。第五，在施工过程中对各个参数点进行记录，在施工结束之后检查被夯实地基的强度，开展承载力试验。强夯地基允许偏差、检验数量和方法如表2所示。