强夯法在路基工程中的应用

廖睿

摘要：近年来，在公路路基施工中，强夯施工方法由于加固效果显著，可取得较高的承载力，且具有经济、简单、快速、有效等优点，因而在路基工程处理中被广泛使用。本文通过工程实例，介绍了强夯基础在路基工程中的应用实例。

关键词：强夯法;地基处理;检测

1前言

强夯法施工以其设备简单、施工方便、成本低、工期短、地基强度较高等优点，广泛应用到各类地基处理。尤其在南方地区。本工程就该地基处理方法在沿海地区中的应用进行了分析总结，以便同类工程借鉴。

2工程概述

2.1工程概况

某新建道路为城市主干路，全长5.41km。道路红线宽度50m，由于部分路段建设在海滩上，地质条件不能满足对地基强度的要求，需进行地基处理。 

2.2工程地质条件

据本次勘察资料，场地在钻孔深度内主要土层有淤泥层（Q4m），砂砾层（Q4m），强风化泥质粉砂岩层（S1lt），中风化泥质粉砂岩层（S1lt）。各土层、岩层性质分述如下：

淤泥①层：第四系海相沉积层（Q4m）

灰褐，灰黑色，含少量有机腐植质及朽木，微有腐臭味，饱和，呈流塑状态，摇震反应缓慢。该层仅在钻孔NZK21,NZK22，NZK23，NZK24分布，层厚0.6m，层顶高程5.45m。

砾砂②层：第四系海相沉积层（Q4m）

灰白色，稍湿，稍密状态，粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%。该层主要分布于潮水淹没区，层厚0.4～7.5m，平均2.18m，层顶高程-3.50～5.26m。

强风化泥质粉砂岩③层：志留系下统连滩群（S1lt）

褐黄、灰白色。粉砂质结构，薄层～中厚层构造。组织结构全部破坏，呈土状，手可捏碎，有砂粒感，遇水易溶，冲击钻进较易。属极软岩。该层主要全场分布，层厚1.2～8.0m，平均3.79m，层顶高程-7.18～22.17m；基岩面随地形起伏，变化较大。

中风化泥质粉砂岩④层：志留系下统连滩群（S1lt）

褐黄、褐灰夹灰白色。粉砂质结构，中厚层构造，泥质胶结，局部为钙质和铁质胶结。岩层产状135°∠80°。节理裂隙发育，岩芯多呈碎块状或短柱状。合金钻头钻进易，属软岩，岩体破碎，岩体基本质量等级分类为Ⅴ类。未揭穿。层厚0.9～20.5m，平均6.51m，层顶高程－13.48～19.83m，该层部分钻孔有揭露；基岩面随地形起伏，变化大。

3地基处理

3.1施工处理方案

强夯法处理地基效果主要取决于方案的设计，强夯方案设计的合理就能达到预期的效果，相反，不仅事倍功半，而且，有可能破坏地基，强夯方案设计主要根据场地的工程地质条件和设计要求，达到提高承载力和改善均匀性的预期效果，合理的选择夯击能、夯锤底面积，恰当地确定夯击遍数、夯击击数及施工工艺条件。

强夯法加固非饱和土基于动力压密的概念。目前设计上基本是依据以前施工经验，还没有一套成熟完善的理论和计算方法，因此强夯施工前，应在施工现场选取几个有代表性的场地作为试验区，进行试夯或试验性施工，确定施工参数报业主、设计、监理同意后开始正式施工。

在强夯施工中，夯击能决定有效加固深度。而有效加固深度是反映地基处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。而且夯击能量的确定，对地基降低压缩性，提高均匀性起着决定作用。

该场地需处理的土层为杂、素填土和耕土层，两层合并厚度为0.6m～6.8m，平均厚度可按照2.6m考虑，综合考虑土层厚度及耕土、有机质土层需进行强夯置换，夯后场地作为结构物持力层，地基承载力不小于150Kpa,所以根据《建筑地基处理技术规范》要求和我们施工经验，我们选定夯击能偏大点，单击夯击能为3000KN.m。

根据本场地地勘资料及《建筑地基处理技术规范》提供的单击夯击能所能加固的有效深度判断：第一、二遍点夯的夯击能为3000KN·m(可根据填土层厚度的分布情况相应调整),第三遍的夯击能为1500KN·m进行满夯满夯施工。满夯要求夯印搭接部分不小于锤底面积的1/3～1/4。

《建筑地基处理技术规范》提供的单击夯击能所能加固的有效深度见下表：

根据场地岩土工程条件和夯后要求，本工程拟选用50T履带式起重机，夯锤20T，起吊高度15m，其单击能达3000KN.m，夯锤用圆形，直径2.3m。夯击能=锤重×提升高度。

夯点的布置常采用梅花形布置，夯击四遍，第一、二、三遍为点夯，夯点排列间距为4.5～5.0m；第一遍夯点主要是结构物的基础位置，我们需重点夯击，必要时，需往夯坑填料，采用强夯置换的方法，直到达到收锤标准。第二遍是在第一遍的中间空隙位置，按梅花形布置第二遍夯点，第三遍是在第一和第二遍空隙较大的空隙中间等特殊位置布置，第三遍为满夯，采用1500KN·m夯击能，一点夯一击，一锤搭接一锤，要求夯印搭接，以确保近地表土能均匀夯密实。也可根据实际情况进行调整。按照规范要求：满夯要求夯印搭接部分不应小于锤底面积的1/3～1/4。夯点布置示意图如图所示：

根据本工程夯击能3000KNM，填土为粘性土，未经分层碾压，密实度低，不易达到设计要求加固深度，所以选用2遍点夯，一遍满夯。如果土颗粒细，结构松散，发生夯坑过深，拔锤困难时，还需增加夯击遍数，以达到收锤标准。间隔时间主要由土质来确定，取决于土体中孔隙水压力消散的时间，对透水性差的细粒土，要7-15天，甚至1个月后,孔隙水压力才能消散，只有当孔隙水压力消散后，土体重新固结后，强夯才能达到夯击效果，否则达不到强夯加固的效果，反而破坏了第一遍夯击的效果了。对本场地间隔时间我们先间隔7天再进行第2遍夯击。

夯击次数按照《建筑地基处理技术规范》要求的收锤标准来确定：

1、点夯最后两击的平均沉降量不大于5.0cm；或根据本场地情况，最后两击的平均沉降量虽然大于5.0cm，但继续夯击后，沉降量不增加，保持稳定的情况下也可收锤

2、土体竖向压缩最大，侧向位移最小；

3、夯坑周围不发生过大的隆起；

4、提锤不困难；

我们预计单点夯击击数在6-10击，应能满足要求。

3.2施工过程质量控制

3.2.1施工准备

施工前总承包方应将场地填至设计标高，做到“三通一平”，分包方组织设备进场施工。

3.2.2施工中应注意的关键问题

1、强夯施工产生的振动较大，对周边道路和建筑结构物产生破坏、对场区边坡不利当离边坡较近施工时，应挖减振沟。

2、强夯施工时如表土过干（尤其满夯时，应采取加水措施，增加含水量，含水量以W2=10-30%为宜不小于10%，也不大于Wi=30%。

3、夯锤上应设通气孔，如遇堵塞，应立即开通。

3.2.3施工控制要点

1、平整强夯区域，测量场地坐标及高程。

2、在场地内放出夯击位置。

3、强夯机就位，夯锤中心对准夯点位置。

4、将夯锤起吊至预定高度，脱钩，夯锤落下，放下吊钩，挂上夯锤。最后完成一个夯点的夯击。

5、换夯点，注意搭接好夯印，重复2至4过程，完成夯点的夯击。

6、用推土机推平夯坑。推平，碾压，并测量夯后高程。

3.2.4质量检测及保证措施

1、检查各项测试数据和施工记录，不符合设计应补夯和采取其它措施。

2、在施工结束后间隔一定时间才进行检验。可用静载试验或室内土工试验等方法来检验强夯的效果。

4处理效果检测

4.1检测概况

采用静载试验法对地基承载力特征值进行检测。检测环境为天气晴天，气温-15～32℃，湿度35～55%RH，周围无震动干扰，无明显噪声干扰。

4.2检测方法和依据

4.2.1检测仪器及方法

静载试验：试验采用堆载加载方式，用压重平台反力装置提供荷载。荷载从小到大由一台50T千斤顶逐级施加，其量值由压力表读取油压，根据千斤顶的率定曲线换算荷载。承压板下沉量由固定在基准梁上的百分表量测。

检测方法采用慢速维持荷载法，每级荷载下的承压板下沉量达到稳定标准后再加下一级荷载，直至加到要求最大荷载或破坏，结束试验。再加下一级荷载，直至加到要求最大荷载或破坏，结束试验。

4.2.2检测依据

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50220—2012）；《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）。

4.3检测结果

静载试验检测结果

本次检测结果的符合地基静载试验要求。

依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012），地基承载力特征值达到150kpa，满足设计要求。

5沉降观测

在施工过程及施工完成后的使用期间，在道路沿线设置沉降观测点，每周进行观测一次，竣工后沉降观测点累积沉降值各为9.1mm、9.0mm、9.2mm、9.1mm,属于均匀沉降，说明强夯法地基在道路路基工程中应用可靠、安全，具有推广价值。

6结束语

虽然强夯法诞生40多年来，在我国引进开展施工三十多年，但是对强夯的机理，影响深度等定量分析不够，还有许多待完善的地方，而且我国各地地质情况不同，运用范围不同，适用的全国性和地方性规范很少，更多的是参照一些原有工程施工经验，通过各个工程进行试夯来确定强夯施工参数。获得经验，并在后续工程中推广利用。同时强夯法也是一项信息化施工过程，需考虑各地土质情况，机械夯锤情况，根据试夯后检测结果，即时调整强夯参数，更快更好达到设计要求，减少能量消耗，提高工效，增加经济效益。