强夯法在公路软土地基处理中的应用

文 / 山东省单县湖西路桥建筑有限公司 苏雷

引言

在软土地基普遍具有承载力差、含水量大、压缩系数大等特点，难以满足公路施工的要求，需要结合实际情况进行科学合理的处理，才能更好地保障公路工程施工质量。

常用的软土地基处理技术比较多，有强夯法、粉喷桩、钻孔灌注桩、密实挤压法等，每种处理方法都有其独特的特点和应用。其中强夯法操作简单、所需设备少、成本低、施工速度快等特点，能够有效、快速、安全地完成软土地基处理工作。基于此，开展强夯法在公路软土地基处理中的应用分析就显得尤为必要。

工程概述

某公路工程，设计总长度为16.85km，设计时速为60km/h，为双向六车道工程，其中多段路段经过池塘、水库等地段，为典型的软土地基，难以满足施工要求，需要进行科学合理的处理。软土路基地段地势比较平坦，可为机械设备的进出提供良好的条件，通过综合分析对比，采取了强夯法处理技术，取得了良好效果，值得类似工程大力参考和借鉴。

强夯法的相关概述

强夯法是公路软土路基中比较常见的处理方法，又被称之为动力固结法，应用得当可大幅度提升路基的强度，控制公路路基的不均匀沉降量和压缩性，在公路工程、水利工程、建筑工程等建筑领域都有非常广泛的应用。

强夯法处理软土路基的主要机理是通过带有自动脱钩装置的履带式起重机，将重量在8～40t之间的重锤提升到一定的高度，通常提升高度在6～40m之间，然后脱开挂钩，让重锤自由下落，利用重锤下落时形成的重力势能来加固软土路基，压缩路基土孔隙，促使软土路基能够实现局部液化，同时在夯击点的四周形成间隙，形成一个稳定的排水通道，挤出软土地基中的水分，促使软土固结。

强夯法在公路软土路基处理中的应用要点

施工准备

强夯法对施工的连续性有很高的要求，为保证正式施工中各道工序能够有序开展，必须切实做好施工前的准备工作，主要包括技术准备、设备准备、施工条件准备等多个方面。

试夯

夯击点击数的选择是否科学合理，直接关系到公路软土路基的实际加固效果。大量研究和实例表明，在强夯法处理软土路基中，夯击点数越小，则软土路基的加密效果越不容易达到设计要求。

而如果夯击点数过大，则会延长施工工期，而且会增加施工成本，甚至会降低软土路基的承载力。因此，在应用强夯法时，必须严格控制夯击点数，不能一味地增大，土体结构的特点决定了，密实度越大，强度越大，则塑性变形就越小，强性变性则会增大。夯击能会在土体变形中被抵消掉，因此，每击夯沉量都会存在一个很小的变化范围，或者是引起土体侧向变形。夯击能量会在弹性变形中被消耗掉。

在案例工程施工中通过试夯，初步确定15击和10击，以及最后两击平均沉不大于5cm为标准，具体的夯击点数需要结合现场实际情况合理确定。

夯击遍数在试夯中采取2遍法，案例工程软土路基的主要土质为砂砾土，在具体试夯中，2遍之间无需停歇，但需要保证最后一夯压半夯进行低锤满夯。

夯点间距通常为夯锤底部直径的1.5～2.2倍，本工程夯点间距试夯中，采取的方法为：3000KNM夯击能，夯点间距为5m，各夯点呈现出正方形布设。

原地基处理

案例工程，软土路基段地质环境比较复杂，为保证强夯法施工各道工序能够高效、安全、有序的开展。需将强夯法施工范围内的杂物、建筑垃圾、石块等全部清理干净，为强夯法施工营造一个干净整洁的环境。

软土路基强夯范围通常为路基坡脚之外的3.0m处，而桥台和后台的强夯范围为纵向不低于20m，台前到锥坡范围，不应小于3m。

对那些二级以上的湿陷性黄土，可直接采取强夯法进行处理，但需要控制强夯法夯实的宽度，应为路基坡脚之外约3.0m的范围。当路堑开挖到路床位置之后，要先进行重锤夯实，此后再回填上厚度不小于30cm的6%石灰石垫层。

有效加固深度和单击夯击能的确定

在强夯法处理软土路径中，有效加固深度控制效果，直接关系到整个工程的总体处理效果。有效加固深度可通过以下公式计算出来：

此公式中，h表示强夯法加固的有效深度（m）；α表示修正系数，其范围在0.5～0.8之间，本工程软土路基为粘性土，修正系数取值为0.5；H表示夯锤的有效落距（m）；Q表示夯锤的重量（t）。本工程强夯法的有效处理深度为6m，原本要采取的夯锤的重量为25t，直径在2.2m～2.4m之间，夯锤的第一遍和第二遍的落距都是10m。

但在正式施工中，附近没有找到此种类型的夯锤，为避免外运夯锤影响施工进度会争取在雨季来临之前就完成强夯法处理软土路基的工作，改用重量为18t，直径为2.0m的夯锤，但落距需要适当提升，不能再采取10m的落距，而是采取15.2m的落距，按照重力势能的计算公式：W=mhg可知，本工程强夯法的单击夯击能量为2736kN·m(18×15.2×10)。

夯击遍数和夯点布设

在案例工程强夯法处理公路软土路基中采取了两遍点夯，一遍满夯的施工方法。其中在进行两遍点夯中，夯点呈现出会梅花桩布设，夯点布设间距为5m，第二遍点夯位于第一遍夯点四个相邻点的对角线相交位置，在满夯施工中，夯锤锤印需要至少搭接50cm。每个夯点夯击次数为6～8击，并保证两遍点夯施工间隙的时间不低于14d。

完成点夯之后，再用低能量至少满夯1～2遍，保证锤印能够相互搭接。在案例工程施工中按照类似工程的经验，采取一遍满夯法，满夯夯击能为1000kN·m，夯击数为2～3击。

强夯质量检验

为验证强夯法处理公路软土路基的效果，需要结合现场实际情况，对处理效果进行检验，本工程通过动力触探试验和压板静载试验相互结合的方法，对强夯质量进行检验，具体如下：

动力触探检验：主要是对强夯法处理的软土路基的加固深度、处理效果进行检验，本工程采取N63.5重型动力触探器进行试验。试验点按照15～20m的间距进行布置，共布设了30个检测点，累积检测深度达到185m，本工程软土路基主要为粘土层，厚度在0.5～2.3m之间，N63.5的平均击数为3.5，承载力特征值为160KPa。

压板荷载试验的主要目的是充分了解和掌握较深范围内，地基土的实际承载力和变形模量，可按照动力触探的试验结果，选择软土路基强夯法处理后，施工现场最薄弱的三个点进行试验检测。但需要保证压板荷载试验中总加载量不能小于设计要求值的2倍。

N63.5重型动力触探和压板载荷试验的结果都表明，案例工程软土路基通过强夯法处理之后，路基的承载力特征值都达到150KPa以上，满足了公路工程施工建设对路基强度和承载力的需求，表明在软土路基处理中采取用强夯法效果比较好，值得在类似工程中推广。

心得体会

第一，在公路软土路基处理中应用强夯法，需要结合实际情况，合理选择击实遍数。当软土路基夯实到一定程度之后，继续加大夯击遍数，对加固深度和加固效果的提升作用愈发有限，而且会增加施工成本，这就需要通过试验来确定最佳的击实遍数。

第二，仅凭土体密度、湿陷性系数等来衡量强夯法的应用效果，存在一定的局限性。因为，湿陷性系数通常可精确反映出强夯法消除湿陷的深度或者是程度，但施工场地操作性比较，取样难度大，试验时间比较长，会影响施工进度，取样频率无法控制。而采取动力触探试验和压板静载试验可准确反映出强夯法的施工效果。

第三，软土地基的承载力、土体密度和土质性质密切相关，如果土质分布不够均匀，并且含水量无规律，先判定土的性质，不仅无法简化检测程序，而且会使得检测程序更加复杂。强夯法处理软土路基之后，表层土的密度、地基承载力和深度的相关性比较差，难以准备反映出真实处理效果。

结语

综上所述，采用结合工程实例的方法，分析了强夯法在公路软土地基处理中的应用，分析结果表明，在公路软土路基处理中，科学合理地应用强夯法，不但可以大幅度提升公路路基的密实度，而且成本比较低，施工质量有保证。可有效解决公路路基沉降变形问题。但在具体施工中，为最大发挥出强夯法的优势，需要严格控制好每道工序，并将其管理，才能提升软土路基的处理效果，更好保障公路工程的质量，促使我国公路事业持续健康地发展。