高速公路高填方路基中强夯法的应用

２０１８年　第４期（总第２９０期）
黑龙江交通科技
ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＫＥＪＩ
Ｎｏ．４，２０１８
（ＳｕｍＮｏ．２９０）
高速公路高填方路基中强夯法的应用
唐太舟
（贵州路桥集团有限公司，贵州贵阳　５５００００）
摘　要：针对高速公路高填方路基特点，结合以往工程经验，对高填方路基强夯处理施工设计进行了深入分析，提出强夯施工参数的选定要求、方法和加固效果检验，并结合实例阐述强夯法具体应用，最后得出参数选定对得到理想的强夯效果有重要意义的结论，为类似其他工程施工提供参考。

关键词：高速公路；高填方路基；强夯法；参数选定
中图分类号：Ｕ４１６ １ 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２０１８）０４－００５４－０２
收稿日期：２０１８－０１－２９
作者简介：唐太舟（１９８９－），男，贵州绥阳人，助理工程师，研究方向：公路工程。

１　强夯法施工设计
１．１　参数选定
（１）单击夯击能
单击夯击能是锤重与落距的乘积。

通常以加固厚度为依据，采用梅纳公式算出与加固厚度相适应的单击夯击能，再根据结果选择吊机，最后确定锤重与落距。

计算公式为
Ｈ＝α
Ｗｈ
槡
１０
（１）
式（１）中：Ｈ为加固深度，ｍ；Ｗ为锤重，ｋＮ；ｈ为落距，ｍ；α为修正系数，
在０．５～１．０范围内取值。

因高填方路基土石方量较大，且填料来源不固定，填料级配往往不均匀，有大块碎石，所以要增大一定夯击能，对单击夯击能予以有效控制，尤其是在靠近路基边缘的位置，应减小单击夯击能，避免造成不利影响。

在实际工程当中，如果路基填方厚度在６～８ｍ范围内，则单击夯击能应为１２００～１４００ｋＮ·ｍ；如果路基填方厚度在８ｍ以上，则要进行分层处理。

（
２）最佳夯击能当夯击能达到最佳时，地基受强夯作用后，其土体孔隙水压力将与自重压力一致。

对粘性土而言，因其孔隙水压力往往难以消散，所以随着夯击能不断变大，其孔隙水压力将出现叠加，故可将叠加值作为依据来得出最佳夯击能；对砂性土而言，其孔隙水压力变化较快，在夯击能不断增大时，孔隙水压力并不叠加，所以需要将孔隙水压力实际增量和夯击次数之间保持的关系作为依据来得出最佳夯击能。

然而，以上两种方法的可操作性都较差，现结合以往经验，建议根据夯坑发生的压缩程度及其周围土体变化来确定。

这一方法不仅概念清晰，而且容易操作。

结合土体受夯击后的变形数据，采用下式计算
夯击率
ｎ＝Ｖ０－
Ｖ′Ｖ０
（２）
式（２）中：Ｖ为夯坑实测体积；Ｖ′为坑边土体的体积变化。

根据所得数据绘制夯击能和夯击率的关系曲
线，如图１所示。

从图１中可以看出，
在刚开始受到夯击作用时，夯坑发生相对较大的变形，以竖向变形为主，水平方向上的变形相比较小；在夯击次数不断增加后，竖向变形明显减小，但土体挤出变形加大，说明夯击率和夯击次数成反比；在夯击次数增至某个临界值后，曲线表现出上升趋势，其原因并非夯击率提高，而是表明地基土发生了侧向变形，并且变形程度还很大。

在这种情况下继续夯击已经没有明显加固效果，相反还会破坏土体。

通过
试验，将最佳夯击能确定为７２
００ｋＮ·
ｍ，对应６次夯击。

图１　夯击能和夯击率的关系曲线
（３）夯击遍数
需要根据地基土类型和工程性质来选定。

当地基土含有较高水分，且渗透系数较低时，往往要
分成３～
４遍来进行夯击；而地基土有良好渗透性时，可将夯击遍数减少到２遍。

在实际工程中经常
用到的一种做法是先分成２遍进行夯击，
再以较低的能量进行１遍满夯，这样做的目的是加固表层
·
４５·
第４期唐太舟：高速公路高填方路基中强夯法的应用总第２９０期
土。

（４）间歇时间
间歇时间指的是前一次和后一次夯击中间停顿的时间。

Ｍｅｎａｒｄ曾提出，在确认土体孔隙水压力完全消散后，就可以开始新一次夯击。

结合土质实际情况，他还建议将间歇时间控制在７～４２ｄ范围内。

通过研究发现，在软粘土中，土体孔隙水压力峰值往往出现于夯击完毕以后的瞬间，如果每遍夯击的总能量较大，则需要间隔很长的时间来使孔隙水压力完全消散。

基于此，间歇时间应在２８ｄ以上。

同时，现行技术规范也规定，当土体透水性很差时，强夯的间歇时间应在７～２８ｄ范围内。

在砂性土当中，由于孔隙水压力往往可以快速消散，所以强夯间歇时间不用太长，一般在７ｄ左右即可。

（５）夯点与点距
为保证地基经强夯后达到均匀，对需要大面积强夯施工的工程，其夯点应按照正方形或正三角形来布置，因为这样的布置更加规整，方便施工。

点距即夯点之间的距离，需根据土体工程性质与强夯深度确定。

如果土体工程性质较差，软土层厚度较大，则应增大点距；而软土层厚度较小，同时存在夹层时，应减小一定点距。

随着点距的不断减小，相邻两个夯点的加固作用将产生叠加，在浅部形成硬层，阻碍夯击能的向下传递。

一般情况下，点距多取４ｍ×４ｍ。

当分成２遍进行夯击时，第２遍的夯点应布置在第１遍夯点中间，以此实现搭接，保证强夯效果。

１．２　效果检测
强夯完成后，需等待一段时间，然后检验加固效果。

具体检验方法的选择应考虑土性，主要有室内试验和原位测试两种。

其中，室内试验通过对比夯击前后土体性质来对最终加固效果进行判定，主要涉及以下性能指标：土体抗剪强度、压缩模量、空隙比、容重和含水量。

而原位测试属于现场测定法，通过测试直接确定加固效果，常用的测试方法有：荷载试验、十字板试验、静力触探等。

因高填方路基所用填料的来源十分复杂，所以很多方法都不能使用。

相对可靠的方法一般为荷载板测试，但其也有时间效应与尺寸等方面的问题。

除此之外，还能采用钻探法进行检验，尽管钻进难度因块石的存在而较大，但通过对带有冲击锤机构钻机的使用完全可以满足要求，这对准确掌握加固效果具有重要意义。

２　实例分析
目前许多高速公路高填方路基施工都采用强夯法，现结合某工程实际情况，对强夯法具体应用作简要分析。

某高速公路路基高填方段全长约１．５８ｋｍ，填方高度在１０～２０ｍ范围内不等，主要将开山土作为路基填料，采用强夯法进行加固处理。

按高速公路设计要求，经过强夯处理后的路基，其承载力应达到以下要求：（１）０．０～０．８ｍ，应在１２０～１８０ｋＰａ范围内；（２）０．８～１．５ｍ，应在１２０～１５０ｋＰａ范围内；（３）低于１．５ｍ的部位，应在１００～１２０ｋＰａ范围内。

据此采用上述方法选定强夯施工参数，结果如表１所示。

表１　强夯施工参数选定
参数类型单击夯击能单点击数点距夯击遍数间歇时间
取值１２００ｋＮ·ｍ６４ｍ×４ｍ２７ｄ
经测试，土体最佳含水率在１２％左右，如果填土实际含水率达到１８％以上，则必须要立即停止施工。

强夯完成后，实测土体总下沉量为１００～１２０ｃｍ。

为对强夯效果进行检验，完工两周后检测地基整体质量。

方法为深坑检测，按４００ｍ２／深坑进行检测，所定深坑的具体位置应具有良好代表性。

坑深７ｍ，按０．５ｍ分层，１个分层进行３次试验。

试验结果表明，土体在受到强夯作用后，其承载力与密实度都显著增加，二者最大值都出现在距离地表以下３ｍ范围内。

产生这一现象的原因为强夯时能量随深度增加不断衰减，浅层土体颗粒达到紧密，性质得以根本改善，但深层土体颗粒相对不紧密，出现弱夯实区。

经过有效夯击，工程路基土体平均承载力在２００ｋＰａ以上，符合设计标准。

目前该工程已正式通车２年，期间未出现较大沉降，说明路基强夯加固效果良好。

３　总　结
（１）经实践证明，利用强夯法对高填方路基实施加固不仅技术可行，而且效果良好。

（２）如果路基填方厚度较大，且填料级配相对较差，则应在设计中适当加大夯击能，但在路基边缘处需做好对单击夯击能的精准控制。

此外，在填方厚度超过８ｍ时，应进行分层处理。

（３）根据强夯处理面积、土质等基本情况布置夯点、确定点距。

强夯完成后，采取适宜的方法进行效果检测，及时发现并处理潜在问题。

（４）当路基周围有其他工程设施时，强夯往往会对其造成不良影响，如挡土墙等。

因此，在施工中必须特别注意，辅以减震或隔震措施，减少由强夯作用带来的不利影响。

参考文献：
［１］　蒙建强．强夯法在高速公路高填方路基中的应用［Ｊ］．西部交通科技，２０１７，（１１）：３２－３５．
［２］　郑彬．强夯法在高填方路基沉降防治中的应用［Ｊ］．质量探索，２０１６，（６）：２５，２４．
［３］　杨玉平．高填方路基强夯法施工技术［Ｊ］．中华建设，２０１４，（９）：１４２－１４３．
·
５
５
·。