强夯法在公路软土地基处理中的应用

建筑技术开发Building Technology Development
工程技术第48卷第2期Engineering and Technology202［牟］月强夯法在公路软土地基
处理中的应用
卢離
(荷泽市公路勘测设计院，山东荷泽274000)
［摘要］强夯法处理软土地基具有操作难度低、处理效果有保证、成本低等优势，值得大力推广应用。

针对强夯法在公路软土地基处理中的应用，结合理论实践，在简要阐述软土地基特性的基础上，分析了对公路路基造成的危害，并提出强夯法在公路软土地基处理中的具体应用路径。

［关键词］强夯法；公路工程；软土地基；加固深度
［中图分类号］TU447；TU472.31［文献标志码］A［文章编号］1001-523X(2021)02-0043-02
Application of Dynamic Compaction Method in
Treatment of Highway Soft Ground
Lu Yan
［Abstract］The dynamic compaction method for soft soil foundation treatment has the advantages of low operation difficulty, guaranteed treatment effect,and low cost.It is worthy of vigorous promotion and application.This article focuses on the application of dynamic compaction in the treatment of highway soft soil foundations,combined with theory and practice,and on the basis of a brief description of the characteristics of soft soil foundations,analyzes the harm to highway subgrades,and proposes dynamic compaction methods in highway soft soil foundations.The specific application path in processing is as follows.
［Keywords］dynamic compaction；highway engineering；soft-soil foundation；reinforcement depth
在我国社会经济持续发展的背景下，交通系统不断完善，对公路建设的质量提出了更高要求。

公路工程在施工中难免会遇到软土地基处理问题，对施工质量和工程造价造成了严重影响。

基于此，立足软土地基的特性及对公路工程造成的影响，分析强夯法在软土地基处理的具体应用，希望对我国公路事业持续发展有一定帮助。

1软土地基的特点及其对公路工程造成的危害和正常地基相比，软土地基具有孔隙比大、含水量高、压缩性高、透水差等特性。

如果这些问题得不到有效处理，必然会影响公路路基的强度，施工后引发更加严重的变形或地基下沉等一系列质量问题，影响公路工程的正常使用，降低使用寿命。

因此，如果在公路施工中遇到了软土地基，就须及时分析，选择有效的处理方法，保证公路工程的正常使用性能。

软土地基就是强度低、压缩性高的软弱土层，如淤泥、软粘土等，都属于软土地基的范畴。

如果处理不合理，就会导致公路路基失稳，或者引起大量的沉陷等质量通病，影响车辆通行的安全性，致使公路工程无法正常使用。

此外，软土地基的含水量较高、孔隙较大、抗剪强度较低，透水性也比较差，这些问题的存在会对公路工程的总体质量造成严重影响。

危害公路的形式包括引发浸水沉陷，此种危害主要发生在路堤衔接位置皿。

如果挤压出的水分无法及时排除，会导致路基长时间浸泡在水中。

公路工程在正常使用中，在车辆荷载及土层重力的多重影响下，会促使路基发生不均匀沉降，一旦沉降量超过允许范围，就会导致公路路面开裂，影响车辆行驶的安全性。

此外，一旦发生剪切拉裂破坏，还会导致路堤发生侧向滑动，降低土层结构的坚固性，增加流动性，致使公路路基
收稿日期:2020-08-03
作者简介：卢離(1978-),女，山东荷泽人，高级工程师，主要研究方向为路桥设计。

土层整体向外滑动，引起公路路面隆起和开裂问题，影响公路工程正常运输能力，无法发挥出公路工程应有的作用及价值。

2强夯法及其加固的原理
强夯法亦称为动力固结法，其工作原理是将最少8t的重型夯锤上抬到8m以上的高空中(具体的夯锤自重和落距需要根据实际情况及加固要求进行计算)，之后快速让重锤垂直落地砸向夯击点，借助其产生的巨大应力波及外荷载，使土体中的孔隙缩小，气和水分被挤出，达到加固的目的。

2.1对于非饱和土的加固原理
对于非饱和土通过强夯法能起到的加固效果，主要是由动力压实的原理所致，即通过大幅的动力冲击产生的大量动力荷载，减少了土体中孔隙的体积，使土体在其作用下变得密实，达到提升强度的效果。

通过大量的冲击使土地在动力荷载下形成一个新的状态，在其作用下，土体中的土颗粒及其中的液体也同样受到较强的冲击力，将液体挤压出去，使土颗粒的孔隙变小，这就是非饱和土在强夯法下产生的形变过程，表面上看是土地因强夯出现冲切变形，其内部土颗粒在冲击下位移，气和水被挤出，实现了非饱和土的加固。

2.2对于饱和土的加固原理
在饱和土地基其土体无粘性的情况下，土地在大力的冲击下能够出现液化改变，在强化的作用下产生振动压实及挤密压实。

对于有粘性的饱和土地,通过大力夯击产生的极大冲击力，使土地岀现极强的应力波，这种应力波会影响土地本身的结构，使土地局部产生液化变化，并生成许多裂缝，这些裂缝也就成了新的排水通道，土地中的水分从这些排水通道流出，等水分都排出后，超孔隙水压消散，强夯后的土地会变得密实坚固。

3强夯法在公路软土地基处理中的具体应用
3.1试夯
强夯法施工工艺及各种施工参数通过试夯来确定，在试
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第48卷第2期
2021年1月
夯过程中，要严格遵循先深层，再中层，最后表层的原则， 按照公路工程软土地基实际情况及工程要求，选择试夯参数， 进而确定最佳的施工工艺。

在具体应用过程中，为最大限度
提升强夯法处理效果，夯击遍数要尽量控制在2~4遍。

特别是 在高能级强夯过程中，适当提升夯击遍数，最好不要超过6遍。

通常情况下，高能级强夯主要应用在深土层加固过程中，中 能级强夯通常选择间夯或者复夯，夯实点主要集中在主夯点 之上，通过反复夯实的方法加固中层土。

而在进行低能级强 夯中要尽量选择满夯，保证表面松土全部夯实。

3.2合理控制加固深度
在强夯法处理软土地基中，合理控制加固深度，既可以 为选择地基处理方法提供依据，也可有效反映夯实效果。

目 前计算强夯有效加固深度常用的公式为：
H=a mh/\G H = a-Jmh/\0式中为有效加固深度(m), a 为有效加固深度的修 正系数；m 为夯锤的重量(kN) ； h 为重锤的落距(m)。

在夯 实过程中，a 随着土层中粘粒含量的增加或含水量的增加而减 少，其变化范围在0.35-0.80,普通粘性土 a 的取值为0.5,砂 性土为0.7,黄土为0.35~0.5[21…此外，在饱和粉土、粉质粘土、 淤泥质土层强夯处理中，有效加固深度除了和上述参数指标 有关之外，也和实际排水条件有关，在具体施工中，要综合 分析、综合处理，保证软土地基处理效果。

3.3最佳夯击能、夯击次数、夯击遍数
从理论上来看，强夯法处理公路软土地基时，最佳夯击 能应是地基中出现孔隙水压力达到土层自重时所需的夯击能。

因此，可通过最大孔隙水压力的增加值和夯击次数的上限来 确定最佳夯击能，此外，也可通过有效压缩率和夯击能之间 的关系曲线来找到最大的夯击能。

在具体施工中，重锤落 的最佳夯击次数要使土体竖向压缩量达到最大值，但同时也 要保证侧向位移最小，主要通过现场试夯来确定最佳的夯击 次数。

夯击遍数则要根据公路软土地基的实际情况进行合理 确定P1o
3.4确定夯击点和夯击间距
强夯法在公路软土地基处理中应用时，夯点布置常用的 方法有3种，其一是正三角形布置，其二是正方形布置，其三 是梅花形布置。

大量工程实例表明，这3种夯点布置方法对比， 正三角形布置获得地基处理均匀性最好；正方形布置时起重机 移动最为便捷向；梅花形布置多应用于公路软土地基范围比较 大的强夯处理中。

夯点间距的确定是强夯法施工的关键环节， 要严格按照公路软土地基实际性质、软土层厚度、公路类型、 要求处理深度等因素合理确定。

3.5间隔时间和加固范围
当公路软土地基中孔隙水压彻底消散之后，才能进行强 夯施工，因此在具体施工中，强夯的间隔时间取决于超净水 压力的实际消散时间。

需按照公路软土地基的实际透水性合 理确定。

如果为粘性土层，则间隔时间最好不低于3-4周，如 果为砂土层，间隔时间为5~8min 即可冋。

公路软土地基处理 的加固范围略大于建筑工程加固处理的范围，避免公路路基 发生不均匀“边界”问题，具体范围可按照公路工程的类型 及重要性等因素酌情确定。

3.6夯击
根据上述的公式计算落距，在夯击点用起重机把夯锤上 升到落距的高度，之后使其自由落体，夯锤受本身较大的自 重及重力加速度的影响，产生巨大的冲击，夯击到夯击点的 土体上，观察夯沉量并记录，夯击后锤面的标高和夯击前所 测标高的差，就是首次夯击带来的夯沉量冏。

根据这种方法， 按照所计算的夯击次数，反复夯击几次，之后移动到下一个 夯击点，按照这一步骤再次夯击。

在夯击过程中，若因夯击 导致土层液化并向一侧方向拥挤，使地面隆起，这种情况下，
在每次夯击结束要进行一次夯击时，观察夯体是否倾斜，如 果严重倾斜需先把夯击坑整平再接着夯击施工。

3.7满夯
每个夯击段的间距不宜过长，建议每100m 左右设置一满 夯施工段。

当饱和土厚度不大时，在瞬间的大冲击力作用下， 饱和土中的孔隙水压力会在冲击的作用下快速上升，并可能 远超过本身的自重压力，而夯击之后这一冲击又会快速消失， 饱和土的外荷载也会随之消失，那么这时土地中内部的水压 将会远大于孔隙水压力，并对未夯击的四周形成水力梯度， 这样一来被挤出的孔隙水会向四周扩散，使土地形成网状裂 隙。

此外，土地的下部本身有排水性，上部压力过大，孔隙 水也可能会向下流，那么土地下部的加固效果就会受到影响。

对于此种问题，在满夯前可先在夯击点设置一层砂砾填层， 这一填层能够提高加固效果，和土地中的压力形成反力作用， 改善上部水压过大的问题，增加密实效果在夯击完成后， 先放置72h,给土体孔隙水压力一段消散时间。

消散后，通过 推土机把表面的砂砾层清理干净，再通过推路机把道路推平 压实。

铺设的砂砾垫层的厚度为4~5cm,铺设在夯击点处大 约半径30cm 的范围。

满夯施工时，每个夯击点之间搭接上， 从路基的一侧向另一侧逐次夯击，当满夯全部完成后，再进 行一次垫层标高的测量，并做好记录，观察是否达到预期标准。

4强夯法处理公路软土地基的注意事项
(1) 在强夯法处理公路软土地基时，要严格控制最后两 锤的下沉量，第1遍和第2遍要控制在80mm 以下，第3遍和 第4遍则要控制在50mm 以下。

如果最后2锤的下沉数超过规
定值，需合理提升夯实次数，保证夯实效果。

也可通过孔隙 水压力达到液化压力进行控制。

(2) 夯锤下落后形成的冲击波必然会对周围的环境造成
扰动或者破坏。

因此，在强夯施工之前，须对周围环境进行 全面查看，并制订相应的隔振措施，合理调整单次夯击能。

(3) 在设置监测点时，要釆取隔振沟的措施，开挖深度 控制在2m 左右，强夯场地附近的建筑物距离夯击点的最小距 离不能低于15m,并保证强夯引起的地面波速低于5O.8m/s, 避免破坏其他建筑物。

5结束语
综上所述，结合理论实践，分析了强夯法在公路软土地 基处理中的应用，分析结果表明，软土地基对公路工程有非 常严重的影响，在具体施工中，需结合软土实际情况，选择 合理处理技术。

强夯法在处理软土地基中具有明显优势，严 格按照强夯工序和标准进行施工，可有效提升软土地基处理 效果，为公路工程施工奠定良好基础，促使我国公路事业持 续发展。

参考文献
[1] 刘慧.强夯法在公路软土地基处理中的应用[J].工程建设与设计，
2019, 406 (8) : 98-99.
[2] 张津伟，刘育民.强夯法在某钢铁厂地基处理中的应用[J],建筑技术开
发，2010 (12) : 54-55.
[3] 苏德利，李新，耒玉鑫.回填滩涂软土地基分析与处理方案对比研究[J]. 焦作大学学报，2017, 31, 100 (4) : 80-83.
[4] 陈迎.谈强夯置换碎石桩法在公路地基处理中的应用[J].工程建设与设
计，2018, 395 (21) : 67-69.
[5] 唐太舟.高速公路高填方路基中强夯法的应用[J],黑龙江交通科技， 201& 290 (4) : 60-61.
[6] 杨振莉.建筑工程中软土地基处理的问题及解决[J].建筑技术开发， 2017, 44 (8) : 125-126.
[7] 王秋懿，张金江.道路施工中软土路基处理技术探讨[J].中国标准化，
2019 ⑻：139-140.
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