强夯法在Ⅲ类红砂岩高填方路基中的应用

强夯法在Ⅲ类红砂岩高填方路基中的应用作者：朱祚红
来源：《中外企业家·下半月》 2015年第1期
朱祚红
（中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司，福建福州 350000）
摘要：在当前的道路建设中，强夯法加固地基具有施工设备少、工艺简单以及适用范围广、费用低等众多优点，使其逐渐成为当前道路建设常用的施工方法，本文将以Ⅲ类红砂岩高路堤
的高速公路为例，设计采用强夯法补强加固高填方路基，对强夯法在Ⅲ类红砂岩高填方路基中
的应用进行了具体探讨。

关键词：强夯法；Ⅲ类红砂岩；高填方路基；设计
中图分类号：TU44 文献标志码：A 文章编号：1000-8772-（2015）03-0090-02
收稿日期：2015-01-12
作者简介：朱祚红（1980-），男，江西信丰人，本科，工程师。

研究方向：土木工程。

由于红砂岩浸水后易崩解，使得其在道路的建设中出现了很多的工程问题，诸如发生沉降等，本文采用的案例为福建省的一条高速公路，因为此地的红砂岩主要有三种成分，也就是粉
砂质泥质和泥岩、紫红色或红色的泥质粉砂岩和泥岩，称为Ⅲ类红砂岩，具有抗风化能力低的
特点，在采用Ⅲ类红砂岩材料填筑高速公路的路基过程中，常常出现路面开裂、严重路基沉降
等现象，本文将对Ⅲ类红砂岩高填方路基开展试验研究。

一、强夯法的基本内涵
作为一种地基处理方法，强夯法将大吨位的重锤从高处落下，进而实现对土的强力夯实，
其作用机理是运用巨大的冲击能，让击打的部位出现很大的应力和冲击波，进而实现对土中空
隙的压缩，并在此基础上使土地局部液化并迅速团结。

究其本质，强夯法消除了一部分土层的
大部分湿陷性，使其压缩性降低，提高了地基土的湿陷速率，且可以形成一层减少地表水渗入
的弱透水层，在高速公路建设中运用能极大地提高路基的承载力。

强夯法适用于大面积地基或筏形基础地基等的处理，施工的机具和工艺较为简单，且涉及
到的整个施工过程较易控制，处理的速度快、效果好，能为施工单位节省施工材料，但也具有
施工噪声大及振动大的特点，对于道路附近的建筑物有一定的影响[1]。

二、强夯法补强加固高填方路基施工的设计
本次研究中，笔者在强夯夯击能量的确定和夯点布设等方面的运用了Menard法公式，如下： hWH=
式中，夯锤重量用W表示，单位为t，有效加固深度用H表示，单位为m，而h则为夯锤落距，单位为m。

强夯法施工的具体的运用中，夯击中土体可能产生液化，相应的致密过程类似
于爆破和振动压密过程，机理结构如图1，图中的α表示有效夯实系数。

其中的第一层为松弛区，因为巨大冲击力的干扰，致使土体松动，接下来为强加固区，因为夯击过程中压缩波的反
复作用，形成较强的固结效果，第三层为弱加固区，此处的对应应力介于破坏值与屈服值之间，第四层为无影响区，此处的相应应力在弹性界限内，施工中的强夯在此层基本无固结作用[2-3]。

三、红砂岩路基强夯沉降监测
1.对施工中夯沉量变形监测
在本次试验中，笔者总结出的夯击次数与夯沉量关系如图2，而夯击次数与隆起关系如图3所示。

观察分析图2~图3可得出，随着夯击次数的增加，相应的单击夯沉量呈逐渐减少趋势，符
合强夯法处理地基的一般规律，综合来看，前6击的夯击沉量较大，并出现了夯沉量的逐渐减少，但是这种变化到6击后已经很小，后续的单击夯沉量趋于稳定，这也从一定程度上反映出
土的密实度得到了提高，并且这种夯击能接近饱和，已经达到了施工中的最佳夯击效能，对路
基的作用达到了最大化。

2.强化夯实效率分析
运用强夯法施工的过程中，当夯锤从高处落下，会冲击地基，形成较大的振动，进而造成
夯坑的下沉，相应地会引起周围土体随之发生变化，本次研究中，笔者及工作团队检测了强夯
过程中的每一击及其引起的相应变化。

从监测数据中可以得出，随着夯击次数的增加，相应的夯坑竖向变形逐渐减少，最后趋于
稳定，这一现象证实了土体逐渐密实；夯坑周围地面1.5m范围皆发生了隆起，本次运用的
1200kN·m夯击下，形成的地面隆起最高达到了27cm。

从笔者及所在团队统计计算得到的有效
系数中可得出，在运用强夯法的过程中，有效夯实系数α超过了75%，整个施工中的最大值出
现在了第6次夯击，为87.6%。

3.红砂岩路基强夯深部变形监测
本次试验研究过程中，笔者及实验团队发现，强夯法的实施过程中，相应的夯坑周围深层
土体会产生侧向变形，基于此，试验团队对具体的变形情况进行了观察统计。

统计结果显示，强夯法的实施过程中，从第1次夯击就出现了明显的变化规律，具体表现
为从地表向下舒水平位移逐渐减少，经笔者依据强夯法的宏观机理分析得出，此施工过程中的
能量主要集中在主加固区。

另外，统计显示，第一次夯击作用下，地面深度1m处的水平位移为35mm，当深度增加到10m时，水平位移为13mm左右。

除上述现象外，夯击次数的增加，也会逐步加大对水平位移的影响。

统计显示，在第5次夯击时，距离地表2~3m的地方，其相应的水平位移达到了48mm左右，呈现出明显的水平位移正途变化趋势，当其有效影响深度达到11~12m 时，其对应的影响深度为15m内，同时也显示出，到第7次夯击时，其对应的水平位移变化较小。

根据对本次试验的分析可知随着夯击次数的增加，涉及到的各层土体会伴随着夯实作用而
处于下沉状态。

并且从整个试验过程来看，伴随着强夯法的实施，各层土体下沉量逐渐增大，
至第5此夯击时，其相应的下沉量会逐渐平缓，继而趋于稳定，变化较小的则为第6次至第7
次夯击。

另外在试验中对强夯影响周围土体的沉降方面，靠近地面的土层相对下面土层，会出
现隆起的现象，但不至于使得总体处于下沉状态。

且在9m以下的土体中，会出现明显的沉降量减少现象，且随着深度的加深愈加明显。

土体沉降在距地面12m以上的深度中表现得最为明显，监测统计显示，其沉降皆大于40mm。

四、结束语
综上所述，在当前的道路建设中，强夯法对于道路的路基处理具有十分巨大的作用，本文
以湖南省一条穿过Ⅲ类红砂岩的高速公路为例，组织进行了红砂岩路基填料现场试验，得出该
地的Ⅲ类红砂岩崩解时间较长，运用强夯法进行路基施工，可以有效减小工后沉降。

笔者在本
文中具体分析了7次夯击形成的各种影响，得出了地面隆起体积有反弹增大趋势的结论，并且
在下沉方面，深度超过9m的土地沉降量明显减少，并呈现出深度越深减少越明显的规律。

参考文献：
[1]张瑞光.强夯法在高填方路基处理中的应用研究[J].科学之友,2012(5):82-83.
[2]陈博,黄炤炤,龙海翔.Ⅲ类红砂岩填方路基强夯处治应用[J].公路,2012(11):166-170.
[3]汪胜奇.强夯法在高填方路基施工中的应用[J].山西建筑,2014(15):153-154.
[4]杨玉平.高填方路基强夯法施工技术[J].中华建设,2014(9):142-143.
（责任编辑：赵媛）。