淺談強(qiáng)夯法加固公路地基的設(shè)計要點

李澤飛

(河北遷曹高速公路開發(fā)有限公司，河北 唐山 063000)

0 引 言

公路具有靈活、快捷、便利的顯著特點，毋庸置疑，經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展在很大程度上主要依靠于公路交通，隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷增強(qiáng)，我國的公路交通網(wǎng)絡(luò)越來越完善，人們的出行以及貨物運輸越來越便利，因此公路建設(shè)越來越受到人們的關(guān)注。我國地緣遼闊，不同地區(qū)自然環(huán)境差異較大，因此在公路的建設(shè)過程之中難免會遇到不同的困難。例如在高填方路段，公路地基在受到車輛荷載的反復(fù)作用以及填土壓力的作用情況之下，經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的沉降，如果是軟土地基這種情況將更為嚴(yán)重，這將大大影響道路的通行能力以及服務(wù)水平，設(shè)置影響車輛的行車安全，引發(fā)不必要的交通事故，因此對于公路地基進(jìn)行加固，提高地基的承載能力就非常重要，而強(qiáng)夯法就是一個常用的手段。

1 強(qiáng)夯法簡介及原理

1.1 強(qiáng)夯法簡介

強(qiáng)夯法就是采用巨大的落錘在一定高速出自由落體下落，將勢能轉(zhuǎn)化為動能，進(jìn)而對地基產(chǎn)生巨大的沖擊，產(chǎn)生沖擊能和沖擊波，從而對地基產(chǎn)生沖擊力。沖擊波傳遞示意圖1如下。

圖1 沖擊波傳遞示意圖

強(qiáng)夯法在引入我國的幾十年間，施工方法逐漸改進(jìn)，適用范圍也不斷地擴(kuò)大，從碎石土到粘性土，可以極大地提高地基的強(qiáng)度和壓縮性，因此對于地基加固來說，強(qiáng)夯法極為適用。除此之外，還能提高地基抵抗液化的能力。

2.2 強(qiáng)夯法原理

(1)動力置換原理

飽和粘性土的滲透系數(shù)不高，因此當(dāng)進(jìn)行夯實時，孔隙水壓力不能迅速的流失，反而容易造成土體結(jié)構(gòu)的破壞。而影響動力置換加固地基效果的主要因素是地基土的滲透系數(shù)大小，因此在地基土中用透水型土工織物長袋裝的砂礫石等方法來改變地基土的滲透系數(shù)，此時可以采用動力置換進(jìn)行加固地基。

(2)動力夯實原理

對滲透系數(shù)較大的非飽和顆粒土進(jìn)行加固的時候，由于落錘傳遞給土體的沖擊能非常大，因此非飽和顆粒土中的顆粒在沖擊能的作用之下會迅速移動重組，形成新的土體結(jié)構(gòu)，從而地基土中的空氣將會被迅速的排出，地基土體也就更加的密實，從而達(dá)到加固地基的目的。

2 強(qiáng)夯法加固地基設(shè)計要點

2.1 確定強(qiáng)夯法加固公路地基的夯擊次數(shù)

強(qiáng)夯法在加固公路地基的過程之中，夯錘將動能轉(zhuǎn)化為對地基土的沖擊能，隨著夯擊次數(shù)的不斷增加對于地基的影響范圍和影響深度也將不斷的增加，沖擊能逐漸將會從地表蔓延到地下，并且以夯錘落點為中心向外擴(kuò)散。因此，夯擊次數(shù)的增加將會不斷提高地基的加固效果，并且對于加固深度也具有一定的影響，但是，隨著夯擊次數(shù)的不斷增加，加固效果也會變得不太顯著，并且造成不必要的浪費，因此，確定夯擊次數(shù)極為重要。

由于地質(zhì)環(huán)境的不同，因此，確定強(qiáng)夯法加固公路地基次數(shù)，必須要結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和土體性質(zhì)，設(shè)計出最為合理的夯實方案，確定出合理的夯擊次數(shù)。對于較為常見的一般土體，可以采用點夯兩到三遍的方法，對于滲透系數(shù)較差的路基土體，可以適當(dāng)增加夯擊次數(shù)，確保公路路基的加固效果；而對于滲透系數(shù)較強(qiáng)的路基土體，在確保路基加固效果的前提下，夯擊次數(shù)便可以適當(dāng)減少。此外，在強(qiáng)夯結(jié)束之后，還應(yīng)該以低能滿夯的方式進(jìn)行夯擊，使得路基加固的效果為最佳狀態(tài)，保證夯實過程的高效性和合理性。

2.2 確定夯擊能的大小

夯錘夯擊能的大小可以直接影響公路地基的加固效果，夯擊能的大小不僅影響路基加固效果，還進(jìn)一步影響路基加固的深度。一般情況之下，路基加固的有效性受夯擊次數(shù)和夯擊能的大小影響。在不考慮路基土體性質(zhì)的前提之下，夯擊能越大，路基加固的效果也就越顯著，但是，夯擊能也不是越大越好，當(dāng)夯擊能過大時，公路地基加固將會變得不經(jīng)濟(jì)，容易造成建設(shè)成本的增加。因此，夯擊能大小的確定需要結(jié)合實際的施工情況和土體性質(zhì)綜合決定，還要考慮機(jī)械設(shè)備的運行效率。通過對以往工程進(jìn)行總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，要想保證公路地基的加固效果，就要選擇最合適的單擊夯擊能，單擊夯擊能不能過小，夯擊能過小時會造成加固效果不明顯，單擊夯擊能也不能過大，夯擊能過大時容易造成土體結(jié)構(gòu)的破壞。因此，夯擊能的大小確定需要很好地進(jìn)行設(shè)計，首先要確定公路地基的加固深度，然后結(jié)合公路所在地的土體性質(zhì)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行施工，并且做好現(xiàn)場實驗，確保公路地基的加固效果。

2.3 確定最合適的夯錘

夯錘形狀在一定程度上也能影響公路地基的加固效果。夯錘的形狀主要取決去其橫截面的形狀，主要分為圓形和方形兩種。圓形使用較為簡便，航點可以準(zhǔn)確的落入到坑位之中，但是容易受到地形的限制；而方形使用過程較為復(fù)雜，但是夯點簡單。因此在公路地基的加固過程之中，不僅需要考慮使用不同形狀的夯錘，還應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件和施工過程的實際需求選擇合適的夯錘形狀，確保公路地基的加固效果。

2.4 夯錘錘孔

夯錘的錘孔也是影響公路地基加固效果的一個重要因素，錘孔可以在一定程度上加強(qiáng)土體的夯擊效果，錘孔可以上下貫通排氣孔，在夯擊的過程之中排除土體中的氣體，并且提升落錘時也較為輕松，減少不必要的耗能，進(jìn)而降低施工成本。在以往施工過程之中。夯錘上的錘孔都較小，容易出現(xiàn)堵塞的情況，近些年來隨著制造工藝技術(shù)的不斷提高，夯錘有了改良和優(yōu)化，錘孔的逐漸增大，多處于25～30 cm之間，其應(yīng)用優(yōu)勢更加顯著，公路地基的加固效果得到明顯的提高。

2.5 確定夯錘的底面積大小

夯錘底面積大小也將影響地基的加固效果，因為不同的夯錘底面積大小對應(yīng)不同的沖擊能大小，當(dāng)夯錘底面積較大時，夯錘作用給地基土里的作用力大小就會變小，相應(yīng)的夯擊次數(shù)也就會有所增加，相反，當(dāng)夯錘底面積較小時，相應(yīng)夯擊次數(shù)就會減少。因此，在實際施工情況之中，需要結(jié)合地基土體性質(zhì)和地質(zhì)環(huán)境等綜合因素，選擇最合適的夯錘底面積?？梢栽谑┕み^程之中合理運用較小底面積的夯錘，確保地基的加固效果，還可以先運用底面積較大的夯錘進(jìn)行初夯，在運用底面積較小的夯錘進(jìn)行復(fù)夯，大大提高地基土體的加固效果。

2.6 考慮土體性質(zhì)綜合選擇

土體性質(zhì)是影響地基加固效果的重壓影響因素，不同的土體在強(qiáng)夯過程之中，表現(xiàn)出不同的效果，通常情況之下，強(qiáng)夯法可以用來加固碎石土、黏土等等，還可以應(yīng)用于軟土地基的加固以及濕陷性黃土地基的加固之中，但是由于土體性質(zhì)的不同，強(qiáng)夯法的作用效果也就不同，因此，在運用強(qiáng)夯法時需要結(jié)合公路地基的土體性質(zhì)，例如初密度、飽和度、滲透系數(shù)等等，選擇最合適的夯擊方式。除此之外，即使土體性質(zhì)相同，當(dāng)深度不同時其加固效果也將會變得不同，力學(xué)性質(zhì)等也將存在較大的差異性。總之，應(yīng)該因地制宜，結(jié)合土體性質(zhì)等條件，選擇適合的夯擊方法，確保地基加固深度，保證地基加固效果和質(zhì)量。

2.7夯前預(yù)試驗

在采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基加固前，應(yīng)該進(jìn)行預(yù)實驗，確定適合本地區(qū)本路段的夯擊次數(shù)、夯擊能等等。在地基相同位置選取的圖樣土樣，應(yīng)當(dāng)在不同夯擊能和夯擊次數(shù)下進(jìn)行試驗，通過對不同試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比對可以得到適合本地區(qū)的最佳參數(shù)。此外同一地區(qū)不同路段的土體性質(zhì)也可能不同，因此在地基的不同位置也要取土進(jìn)行試驗，保證地基的加固效果。

3 結(jié) 語

隨著我國西部地區(qū)公路網(wǎng)的不斷建設(shè)，在公路工程施工過程之中，強(qiáng)夯法勢必也將會不斷的被運用。在使用強(qiáng)夯法過程之中需要綜合考慮土體性質(zhì)、填土高度等因素對地基加固效果的影響，以此為基礎(chǔ)，科學(xué)有效的做好地基加固的設(shè)計工作，確保公路地基加固的有效性和科學(xué)性。