強(qiáng)夯法加固公路地基的設(shè)計方法研究

楊 永 波

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司,山西 運(yùn)城 044000)

0 引言

地基處理過程中強(qiáng)夯法可謂是極其重要的技術(shù)手段，其作用巨大，應(yīng)用效果顯著，強(qiáng)夯法在地基處理過程中的應(yīng)用不僅可以提高地基強(qiáng)度，還能降低地基土體的壓縮性。近幾年來，其應(yīng)用范圍不斷拓展，主要適用于鐵路以及公路等建筑行業(yè)。基于此，本文有效參考相關(guān)專家學(xué)者的研究結(jié)果，提出強(qiáng)夯法加固公路地基的具體方式，探討了相關(guān)的設(shè)計方法，以期為其他研究人士提供借鑒。

1 強(qiáng)夯法在公路地基加固處理中的應(yīng)用

1.1 明確強(qiáng)夯法加固公路地基夯擊次數(shù)

強(qiáng)夯法在土地加固過程中的應(yīng)用，其夯實(shí)能通常會由地表逐步蔓延至地下，與此同時，向周邊區(qū)域拓展，夯擊次數(shù)的增加不僅可以提高土體的加固效果，還能延伸其深度范圍，由此可見，夯擊次數(shù)對于公路地基的加固深度具有一定的影響。對某工程所應(yīng)用的強(qiáng)夯法加固處理方式為例進(jìn)行分析，可知此工程運(yùn)用2 000 kN·m單擊夯擊能，即可對10 m深的土地進(jìn)行有效加固，將夯擊次數(shù)控制在5次以內(nèi)，土體地基加固效果良好，加固效果可達(dá)到80%。

強(qiáng)夯法加固公路地基次數(shù)的確定，必須結(jié)合土體性質(zhì)，制定最為適宜的夯實(shí)方案。針對較為常見的地基土體可運(yùn)用點(diǎn)夯兩遍至三遍的方法，對于滲透性能相對較差的土體，那么夯擊次數(shù)可相應(yīng)增加，以確保公路地基加固效果。在以上夯擊工作完成后，還應(yīng)當(dāng)以低能滿夯的方式，使土體加固效果達(dá)到最佳，再通過輕錘多次的方式，保證夯實(shí)過程的有效性以及科學(xué)性[1,2]。

1.2 確定夯擊能的大小

夯擊能的大與小將直接影響土體加固效果，還能影響土體加固深度，通常情況下，夯擊法的應(yīng)用質(zhì)量，會受夯擊次數(shù)以及夯擊能大小的制約，夯擊能值越大，那么地基加固效果越顯著，夯擊能大與小的確定，需要結(jié)合實(shí)際的施工情況，掌握機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作效率。對以往的工程實(shí)踐進(jìn)行分析和總結(jié)，而后發(fā)現(xiàn)若想保證加固深度的有效性，就要確定最為適宜的單擊夯擊能，施工環(huán)節(jié)選擇性的加大單擊夯擊能，但不可對土體結(jié)構(gòu)造成破壞。單擊夯擊能的大小選擇，需要首先明確強(qiáng)夯有效加固深度，而后結(jié)合工程地質(zhì)條件，參照相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)以及制度規(guī)范，做好預(yù)先現(xiàn)場實(shí)驗，以確保地基夯擊功能的有效性。

1.3 選擇最為適宜的夯錘形狀

夯錘形狀可從橫截面以及縱截面兩個方面進(jìn)行探討。夯錘橫截面的形狀指的就是錘底形狀，主要有方形以及圓形兩類，方形錘的夯點(diǎn)相對簡潔，其缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在使用過程中需要具備使用導(dǎo)向，應(yīng)用過程較為繁雜。圓形錘的每個夯點(diǎn)都可精準(zhǔn)落入到坑位之中，使用過程較為便捷，它的應(yīng)用也存在不足，易受地形形狀的制約，布置過程中僅能運(yùn)用梅花形。方形錘的應(yīng)用可彌補(bǔ)圓形錘的缺陷，因此，在利用強(qiáng)夯法的過程中，需要結(jié)合實(shí)際的施工需求，選擇最為適宜的夯錘形狀，以保證土體加固效果。

夯錘縱截面形狀較為多樣，通常情況下可分為臺球形、平底形以及彈頭形三類，彈頭形以及臺球形的夯錘形狀與地基的接觸面積較小，這一過程中地基土體的沖量較大，與平底形相比其加固效果更加顯著。

1.4 確定橫截面積以及邊長

夯錘底面積大小將一定程度的影響夯錘對于地面的沖擊壓力，如若夯錘底部面積較大，那么其貫入力就較小，相應(yīng)的夯擊次數(shù)也會有所增加。這一情形下，夯擊處理過程中的橫向范圍也將有所拓展，相反亦同樣如此，所以，工程施工環(huán)節(jié)，需要擇選最適宜的錘底面積，結(jié)合地基土體的形狀等各類因素。土地性質(zhì)存在差異，那么最終錘底面積也會有巨大差別。通常情況下，公路路基單位面積受力較大，地基土體加固效果也就越好?；诖?，公路地基土體加固處理過程中，可有效運(yùn)用底面積較小的夯錘，保證土體加固效果，除此之外，也可運(yùn)用底面積較大的夯錘完成施工任務(wù)，再二次利用底面積較小的夯錘而進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)，方案選擇需要結(jié)合施工具體情況以及土體性質(zhì)等等，大大提高施工效果[3,4]。

1.5 夯錘上的錘孔

夯錘之上布有多個錘孔，借助錘孔可以一定程度的增強(qiáng)強(qiáng)夯加固效果，錘孔大多處于夯錘底面位置，其主要作用為貫通上下排氣孔，利于氣體排除，此氣體多為坑底內(nèi)部的空氣。錘起之時應(yīng)減小吸力，這樣可有效避免出現(xiàn)提錘困難的情況，傳統(tǒng)的施工模式下，所運(yùn)用的夯錘錘孔均較小，易出現(xiàn)堵塞問題。最近幾年來，隨著技術(shù)水平的不斷提高，對夯錘而進(jìn)行改良以及優(yōu)化，垂孔直徑范圍得以擴(kuò)大，多處于25 cm～30 cm之間，其應(yīng)用優(yōu)勢更加顯著，提高了加固效果。

1.6 結(jié)合地基土體性質(zhì)，選擇最適宜的夯實(shí)方式

強(qiáng)夯法在公路工程施工建設(shè)中的應(yīng)用極其廣泛，通常情況下此方法可用來加固砂土、碎石土以及粘土等等，此外，還普遍應(yīng)用于人工填土地基以及濕陷性黃土等各類情況下。值得一提的是，強(qiáng)夯法的運(yùn)用有必要結(jié)合公路地基的土體特性，選用最為適宜的夯實(shí)方式，比如，明確土體的初始密度、飽和度以及滲透能力，即便同種類型的地基土，如若其深度不一，那么其力學(xué)性質(zhì)也會有所不同，物理性質(zhì)同樣具有較大差異，在利用強(qiáng)夯法對公路地基進(jìn)行加固處理的過程中，其最終目的是為了增強(qiáng)土體的密實(shí)度，提高自身強(qiáng)度，削弱地基土體的壓縮性。

除了以上幾項要素，在應(yīng)用強(qiáng)夯法加固公路地基的過程中，也應(yīng)從其他次要環(huán)節(jié)入手，例如，測試時間的確定以及錘體靜壓力的控制等等。發(fā)揮強(qiáng)夯法的應(yīng)用優(yōu)勢，保證加固深度，提高加固效果。

2 強(qiáng)夯法夯擊能量與公路地基的加固效果之間的關(guān)系

單擊夯擊能的大小等同于落距和錘重的乘積，若想保證地基加固效果，就要相應(yīng)的增加落距以及錘重，而單擊夯擊能的大小則要有效考慮地基土體類型以及荷載能力等，結(jié)合施工過程中的加固深度，確定最為適宜的夯擊能量，需要根據(jù)現(xiàn)場的施工情況予以確定，組織試夯實(shí)驗，以保證夯擊能量的合理性。

夯擊能還可細(xì)分為單位面積夯擊能和總面積夯擊能，每種土質(zhì)的總面積夯擊能均有所不同，對于飽和土體地基來講，一般情況下都會進(jìn)行多次夯擊，每次夯擊行為都會存在一個極限夯擊能，這一極限夯擊能主要指的是在土體自重相等、空隙水壓力相等的情況下所體現(xiàn)的夯擊能；對于細(xì)粒土來講，通常要將夯擊能定位在1 500 kJ/m2～4 100 kJ/m2；對于粗粒土來講，則要將夯擊能定位在1 000 kJ/m2～3 100 kJ/m2。

確定夯擊能的過程中，需要從全局性的角度入手，充分考慮各方面的因素，其一，注意每次夯擊都要保證一定的夯沉量，如若夯沉量過小，那么最終地基土體加固效果將很難得到保證。其二，夯坑坑邊土體起量應(yīng)當(dāng)盡可能減少，與地基土體夯沉量相對小，只有這樣才能最大程度的保證擠密效果。其三，夯坑深度不可過深，過深將會增加提錘過程的難度。

3 結(jié)語

工程施工過程中常涉及土地地基加固處理相關(guān)的工作，而這一環(huán)節(jié)強(qiáng)夯法發(fā)揮了巨大作用，應(yīng)用強(qiáng)夯法時，需結(jié)合土體性質(zhì)，明確土體夾層以及厚度等各類要素，并全面考慮路堤荷載能力以及實(shí)際高度等等，確定以上因素給強(qiáng)夯法加固效果所帶來的影響，以此為基礎(chǔ)，做好強(qiáng)夯法加固地基的設(shè)計工作，從經(jīng)濟(jì)性角度進(jìn)行探討，提前做好現(xiàn)場試驗，保證設(shè)計方案的科學(xué)性以及適用性，使地基加固處理效果達(dá)到最佳狀態(tài)。最后，希望筆者的分析以及探討為相關(guān)的研究人士帶來借鑒以及參考。