强夯法在高速公路路基施工技术中的应用探讨

刘怀亮

【摘要】由于国家对高速公路网络的建设力度逐年增大，不利于建设高速公路路段的土质结构也逐步增多，强夯法作为解决此类问题有效的手段之一，在全国普遍使用。本文从强夯法的历史背景、发展里程开始阐述，进一步分析了其具体的工艺步骤、技术要点以及后期监测方法等，深入探讨了强夯法在公路路基施工过程中的使用情况。

【关键词】强夯法；路基；施工；工艺

一、引言

随着社会经济的不断发展，我国的高速公路建设也进入了一个快速发展的时期。随着车辆人均保有量的逐年递增，高速公路上的汽车不断增多，尤其是长途重型卡车对高速公路的路基要求很高。长时间高负荷的碾压可能导致路面破裂、路基受损，这就给高速公路的建设提出了更高的要求。我国高速公路建设要求标准十分严苛，其中对路基沉降要求就是一个重要标准。我国有很多地区的土质结构为潮陷型土壤结构，不利于国家对路基沉降的要求。强夯法是解决易沉降土质施工后不再发生沉降现象的有效手段之一，而可以很好的强化路基土质，降低其潮陷性能。这种方法是不仅可以解决潮陷型土质的沉降，还是解决砂型、不饱和粘等土质有效手段。

二、概述

强夯法是一种利用起重设备将8至26吨的夯锤拉升到一定程度（一般8至26米）后，利用夯锤自身重量，作自由落体运动夯实路基土层，使其不断坚硬起来，防止施工后的路基沉降运动。这种强夯法的工艺流程主要有点夯实、二次夯实、全夯实三个步骤。这种强化路基的方法使用时间也是比较早的，在上世纪60年代，欧洲一些建筑公司已经还是使用这种方法对飞机跑道路基开始加固了。上世纪70年代末，我国还是引进这种技术，由于这种方法简单有效，很好解决潮陷型土质路基施工后沉降问题，所以在我国被引入之后迅速得到普及。早在上世纪70年代，我国关于对潮陷型土质的建设要求和强制规范中就提出了强夯法，虽然强制规范越来越严苛，但是强夯法一直被认为是解决此类问题最有效的办法。这种方法开始用于飞机跑道的路基施工加固工程，后来才逐步应用到高速公路的施工工地上。本世纪开始，强夯的技术规范明确指出，强夯法可以应用在道路、厂库、飞机跑道等施工工地中的路基加固，这就是高速公路施工中普遍使用该方法的原因和根据。根据计算当夯锤从8至26米的高度落下，其自身重量在8到26吨，夯实到路基土质上的能量在64到676千牛.米，可以夯实路基深度在4米左右，有效解决路基施工完成之后的沉降现象。

全国很多地方普遍使用这种方法夯实高速公路路基。[1]例如西柏坡的一段路基的土质不是很有利于建设高速公路，极易产生沉降现象，而且这段路基的设计道路分支多，又要干工程时限，回填土方量大，这种强夯法最大程度地解决了这段路基的问题，降低了建设成本，缩短了建设工期。再如，我们都知道陕西省属于黄土高原，土质结构很不利于建设高速公路，为了降低路基中的潮陷性能，采用这种方法解决，有效降低了施工后路基沉降现象的发生。

三、原理及特点

强夯法利用短时间内将对路基大规模的能量夯实，使得路基产生一些物理形体的变化，压实后，密度提高，恢复触变等。强化了路基表层下3到4米内的土层强度。[2]这种强夯手段具备三个主要的特点。第一，强化路基土质明显。利用重力对土层进行压实作业，可以有效降低土层的间隙、减少压实后的沉降现象。同时降低土层含水能力，降低沉降的另一方面风险。而且这种方法是一种全面的夯实，分为点夯实、二次夯实、全面夯实三个步骤，有效提高了夯实的均匀度，降低了路面破裂可能的风险。第二，使用的普遍易于推广普及。该种方法可以应用在潮陷型土质的沉降，还有砂性、不饱和粘土质结构。第三，可以有效降低施工成本，因为该种方法不需要很多建设工料，也就是一些起重设备等夯实机械的使用租赁费用和人员工资。所以降低了施工过程的成本，其其他处理方法（加筋、注浆等）相比较费用大大减少，同时与其他处理手段比较，可以有效缩短建设工期，提高劳动效率。

四、工艺流程

强夯法的作业机械主要涉及起重设备和夯锤。一般的起重设备的选择依据是夯锤重量和提升高度。例如，200千牛的履带型起重设备可以很好地满足强夯的需要，其提升能力遠远超过夯锤重量的2倍，这种起重设备的提升高度在30米左右，可以满足强夯法26米的最大提升要求。夯锤选取的是铸铁的或者是铸钢的。[3]通常说来，不同的土质结构，选取的夯锤压力不同，例如潮陷型土质，夯实深度在5米左右，其选取的夯锤压力要在32千帕左右。由于夯锤下落在地面上后，压力很大，而且土质粘黏性较强，为了减小提升时夯锤的阻力，夯锤上设计了很多贯通孔，减轻提升压力。除了上述的两种主要的设备，还有需要支架装置及其他设备等。

一般采用强夯法时，可以对夯实路面选择一段进行试验，然后再进行。强夯路基的第一步就是清理路基上面的杂物，例如建筑废料等。然后就是点夯实、二次夯实、全夯实三个步骤。点夯实过程中，可以采用品字形状，每个落点的距离一般是夯锤直径的一倍多一些，落点效果要求首先最后的夯实深度不得超过5公分，其次夯实点四周的土质没有明显的凸起，最后要求夯实深度不宜过大，以防止夯锤提升阻力过大。一般点夯实完成之后相间6天左右，可以开始二次夯实，这次夯实的能量降低至点夯实的一半左右，落点选择在上次点夯实落点之间的土层，还是成品字形状排列，落点次数进一步减少。观测路基的土层变化。最后一道工艺就是全夯实。全夯实落锤的能量进一步降低，落点次数进一步减少，完成上述三个工序之后，夯实基本完成，下面可以使用推土设备整地、轧路设备压实地面，检查严实度是否满足高速公路路基要求。但满足要求时，进行填实土层路基吗，进行下一轮的夯实作业。此轮夯实作业还是采用点夯实、二次夯实、全夯实三个步骤，落点能量还是逐次减少、落点次数也是逐次减少。完成上述三个工序之后还是重复推土机整地、压路机压实作业，最后检查压实度是否满足施工的技术要求和国家的强制规范。

五、作业时应注意问题

首先，如果地下有供水管网，在强夯作业时，应设置1.5米左右的隔垫层，防止地下管网破裂，导致施工难度进一步增大以及造成更大的损失。其次，作业过程中发生降雨等情况，要提前作好夯实路基的掩盖工作，同时加强排涝。再次，整地过程时，可以留下一定坡度，防止下雨后的积水迅速排出。然后，还要注意每一次落点的位置、距离、次数要严苛掌握，不能出现漏点、少次数、不等距等问题。最后注意强夯后适当加水，尤其是炎热的夏季，防止土石扬尘现象，同时处于安全考虑，可以在起重设备操作室前加装一定的防护设备，防止土石飞溅。另外，在检查强夯效果时，要注意落点的土层高度和总体的土层高度之间的关系，检查强夯作业之后土层回弹程度。夯实作业前，选择一定的压实度监测点，采集土样，检查土壤的压实度的各项指标数据。保证压实度达到95%以上，这样才能满足高速路基的要求。

四、结语

总而言之，强夯法在高速公路路基施工过程中的作用十分明显。相比其他的路基处理手段，强夯法相对比较操作简单，工艺简化，成本较低，有效减少工期提高施工的效率，是一种值得推广普及的施工作业手段。

参考文献

[1]高廉.强夯法的加固机理及其在某高速公路中的应用[J].黑龙江交通科技，2011，（9）：53—55.

[2]昊铁怀，弓天云.强夯地基处理机理厦其在高速公路中的应用[J].潮南交通科技.2000，（4）：1—3.

[3]周春雨.强夯法在湿陷性黄土地基处理中的应用[J].交通科技经济，2007，（5）：16—18.