强夯法在鹤大高速公路中的应用

苗得雨+刘杰

摘 要：本文结合鹤大高速公路工程，对强夯法处理路基进行了设计、施工、现场检测分析，结果表明强夯法强夯法施工具有方便简单、适用性强、工期短、速度快、经济效益好、无噪声、无污染等优点具有广阔推广价值。

关键词：强夯法；室内试验；施工工艺

1 引言

强夯法是将重锤（80-400KN）提升到高处（6-40m）自由落下，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。强夯法施工简便，效果显著。对该工程高填方路段路基强夯处理来提高路基的强度及压实度，减少不均匀沉降及道路病害。

2 工程地质概况

K135+700-k135+900段，平均填土高度为 6.57m，路段地层土质结构分三层，自上而下为强风化花岗岩，灰黄色、灰白色；山皮土；石渣。

3 强夯法设计

3.1有效加固深度

有效加固深度是是反映处理效果重要参数。一般可按下列公式估算有效加固深度计算：

式中H——有效加固深度（m）；M——夯锤重（t）；h ——落距（m）；

α——系数，

根据土层及设计深度要求，最终确定加固深度为5m。

3.2夯锤和落距

夯锤重10t，点夯落距10m，单击夯击能1000kN·m；满夯落距4m，单击夯击能400kN·m，夯锤材质采用铸钢.夯锤平面为圆形，夯锤中设置若干个上下贯通气孔，孔径可取300mm，减小起吊夯锤时吸力；减少夯锤着地前瞬时气垫上托力。锤底静压力值取40kPa，控制夯锤高宽比以防止产生偏锤现象。

夯锤确定后根据要求单点夯击能量，确定夯锤落距.采用落距是10m。对相同夯击能量选用大落距施工方案，增大落距可获得较大接地速度，能将大部分能量有效地传到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形能量。

3.3夯击点布置及间距

夯击点布置采用正方形形式.夯击点间距确定根据地基土性质和要求处理深度而定。第一遍夯击点间距可取900mm，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小。保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙见图1。图1中数字代表第N次夯实。

3.4夯击击数与遍数

1）夯击击数

每遍每夯点夯击击数应按现场试夯得到夯击击数和夯沉量关系曲线确定，最后两击夯沉量应该小于50mm；夯坑周围地面不应发生过大隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。各夯击点夯击数，使土体竖向压缩最大，侧向位移最小为原则。

2）夯击遍数

夯击遍数根据地基土性质和平均夯击能确定。采用点夯2-3遍，再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。

3.5垫层铺设

强夯前要求拟加固场地必需具有一层稍硬表层，使其能支承起重设备；并便于对所施工“夯击能”得到扩散；加大地下水位与地表面距离，有时必需铺设垫层。垫层厚度随场地土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。该工程垫层厚度为2.0m.铺设垫层不能含有粘土。

3.6间歇时间

各遍间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要时间。对砂性土，孔隙水压力峰值出现在夯完后瞬间，消散时间只有2-4min，故对渗透性较大砂性土，两遍夯间间歇时间很短可连续夯击。

4 施工工艺

采用一台推土机、振动碾压机、平地机、夯实机械，先采用推土机将土推至施工区域，厚度不超过30cm，再用平地机推平，振动碾压机碾压，采用夯实机械夯实，振动碾压机碾压，进行压实度测定，如果压实度满足规范要求，同时路堤的中线、标高、宽度、横坡、平整度和边坡坡度外形质量满足设计要求时进行下一层填筑，不满足要求继续夯实至满足要求为止。

5 现场测试

5.1夯实量监测分析

通过对施工路段检测，经过4遍强夯整平后夯实量统计见表1。

由表1可以看出，平均夯沉量为310mm，隨着夯实次数的增加，夯沉量逐步增大，但夯实变化量承平稳趋势变化。

5.2孔隙水压力分析

在试验现场沿夯击点等距离不同深度以及等深度不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪，在夯击作用下进行对孔隙水压力沿深度和水平距离增长和消散分布规律研究。确定两个夯击点间夯距、夯击影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。对路基进行全场满夯，根据监测数据可知各测点孔压增值峰值较小，孔愈深孔压增值愈小，部分测点孔压增值没有变化，这是因为土体具有一定加固，满夯能级较低。

5.3效果检测

强夯施工后钻孔取样进行室内试验和原位试验，试验结果见表2。

通过强夯前后室内外对比试验可以看出，经理后土体物理力学参数有了明显的变化。压缩缩模和标贯击数有明显提高，减少了加固路段工后沉降，土体强明显提高，相应承载力和极限承载力大幅度增加。

6 结论

本文通过对鹤大高速公路强夯施工，保证了整体工程按计划顺利完成.该工程强夯法中夯击能、夯击遍数、夯点间距等设计施工参数是合理的，同时经过监测，未发现路基差异变形，路基整体稳定；路面无纵横裂缝，外观质量优于其他路段。强夯法施工具有方便简单、适用性强、工期短、速度快、经济效益好、无噪声、无污染等优点具有广阔应用前景和推广价值。

参考文献：

[1]徐至钧.张亦农.强夯和强夯置换法加固地基[M].北京：机械工业出版社.2004.

[2]郑颖人，陆新，李学志等.强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究[J].岩土工程学报，2000，22（1）：18-22.

[3]孔令伟，袁建新.强夯时地基土的应力场分布特征及应用[J].岩土力学，1999，20（3）：13-23.

[4]周红波，卢剑华，蒋建军.动力排水固结法加固浦东机场促淤地基试验研究[J].岩土力学，2005，26（11）：28.

[5]刘永跃.冲击压实在高填方施工中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2007，56（2）：55-57.endprint