強(qiáng)夯在軟土地基中的施工技術(shù)探討

劉啟虎

摘要：軟土地基施工是公路、建筑、水利等工程建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常遇到地基類(lèi)型具有更高施工難度，而強(qiáng)夯法作為一種有效的地基處理方法在軟土地基施工中的運(yùn)用對(duì)于保證工程整體質(zhì)量具有重要的意義。施工單位應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對(duì)軟土地基處理中強(qiáng)夯法運(yùn)用的重視，不斷提升強(qiáng)夯法在軟地基中運(yùn)用水平。本文將對(duì)強(qiáng)夯法的加固機(jī)理進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上研究強(qiáng)夯法運(yùn)用的工具，進(jìn)而探索強(qiáng)夯法在軟土地基中的有效運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)夯；軟土地基；施工技術(shù)

一、 加固機(jī)理

強(qiáng)夯法是處理松軟地基土的一種有效的加固方法，它是在過(guò)去"重錘夯實(shí)法"的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)而又與該法截然不同的一種軟土地基加固方法。強(qiáng)夯法加固多空隙、粗顆粒、非飽和土?xí)r，是基于動(dòng)力壓密的概念.即以很大的沖擊能量作用于地基上，使土體產(chǎn)主較大的瞬時(shí)沉降。這樣夯坑深度可達(dá)lm左右，土體中孔隙可減少60%，土體強(qiáng)度可提高2～3倍。而強(qiáng)夯法處理細(xì)粒飽和土是借助于動(dòng)力固結(jié)理論，以巨大的沖擊能在土中產(chǎn)生應(yīng)力波.破壞土體原狀結(jié)構(gòu)，使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利流出。待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度得到提高。

二、強(qiáng)夯施工機(jī)具

（一） 起重機(jī)械

起重機(jī)械是在工程中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)夯技術(shù)的重要機(jī)具，強(qiáng)夯施工中選擇合理的機(jī)具對(duì)于施工效果具有重要的意義。通常情況下首先應(yīng)當(dāng)考慮的是工程要求，然后是使工程費(fèi)用盡量降低?；跐M(mǎn)足工程要求的角度，選擇單擊夯擊能則應(yīng)當(dāng)以設(shè)計(jì)要求的地基處理深度為依據(jù)，進(jìn)而確定起重機(jī)械。砂土、碎石土地基的單擊夯擊能范圍為1000knm至6000knm，對(duì)應(yīng)有效加固深度范圍為5m至9.75m，所以需要通過(guò)單擊夯擊能的大幅提升實(shí)現(xiàn)加固深度的增加。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，單擊夯擊能大于3000knm時(shí)，施工費(fèi)用和單擊夯擊能呈正比關(guān)系。同時(shí)，強(qiáng)夯施工費(fèi)用多為機(jī)械臺(tái)班費(fèi)，所以要想降低施工費(fèi)就應(yīng)當(dāng)選擇臺(tái)班費(fèi)較低且性能良好的起重機(jī)械。根據(jù)以上分析可知，要想提升經(jīng)濟(jì)性應(yīng)當(dāng)將我國(guó)的軟地基強(qiáng)夯施工中的單擊夯擊應(yīng)當(dāng)控制在3000knm以?xún)?nèi)，所以施工單位應(yīng)當(dāng)采用一機(jī)多用的辦法。

（二） 夯錘

實(shí)際當(dāng)中處理深度和起重機(jī)的起重能力綜合決定夯錘重，進(jìn)而影響夯擊效果。當(dāng)前各種圖紙、能級(jí)、處理深度、處理目的要求通過(guò)分體組合式夯錘、一體夯錘都能夠得到滿(mǎn)足。我國(guó)當(dāng)前采用的10只25噸重的夯錘，最大重量為40噸。夯錘平面形狀是否合理也會(huì)對(duì)夯擊效果產(chǎn)生影響，實(shí)際當(dāng)中多采用圓形，能夠有效解決正方形錘無(wú)法保證夯擊夯坑有效重合的問(wèn)題。由于對(duì)于夯擊能力的要求不斷提升，夯錘的性能也需要得到相應(yīng)的提升，所以應(yīng)當(dāng)盡量運(yùn)用鑄鋼夯錘。最后，夯錘排氣孔的設(shè)置也對(duì)夯擊效果具有重要影響，所以應(yīng)當(dāng)在錘底設(shè)置于上表面聯(lián)通的排氣孔，進(jìn)而最大限度降低坑底吸引夯錘的力，提升夯擊效果。

三、強(qiáng)夯在軟土地基中的施工技術(shù)要點(diǎn)

（一） 試夯

正式施工之前，需要依據(jù)初步設(shè)置的強(qiáng)夯參數(shù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)具有代表性場(chǎng)地的試夯。然后應(yīng)當(dāng)對(duì)比夯前測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)而判斷最合理的工程強(qiáng)夯參數(shù)。如果與設(shè)計(jì)要求存在差距，則需進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的調(diào)整。同時(shí)也可采用不同設(shè)計(jì)參數(shù)方案進(jìn)行試夯，通過(guò)比較選擇最優(yōu)。

（二） 場(chǎng)地平整

應(yīng)當(dāng)對(duì)強(qiáng)夯后可能產(chǎn)生的平均地面變形進(jìn)行預(yù)先估計(jì)，進(jìn)而獲得夯前地面高程，在接下來(lái)的憑證環(huán)節(jié)中需使用推土機(jī)進(jìn)行。與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)強(qiáng)夯范圍內(nèi)的各種地下管轄位置、標(biāo)高和地下構(gòu)筑物進(jìn)行明確，在強(qiáng)夯施工的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)盡量減小對(duì)它們的破壞。否則就應(yīng)當(dāng)根據(jù)可能產(chǎn)生的影響范圍，通過(guò)相應(yīng)的措施避免產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性破壞。

（三） 鋪墊層或降低地下水位

強(qiáng)夯前應(yīng)在地表鋪設(shè)一定厚度的墊層，墊層可采用碎石、礦渣等堅(jiān)硬粗顆粒材料。對(duì)于地下水位較高、地表層為細(xì)粒土的軟土地基。在形成硬層后軟土地基就能夠有效支撐起重設(shè)備，這樣機(jī)械施工和通行就能夠順利實(shí)現(xiàn)，另外還能夠?qū)崿F(xiàn)地表面和地下水距離的增加，進(jìn)而預(yù)防產(chǎn)生夯擊時(shí)夯坑積水或夯擊效率降低的問(wèn)題。

（四） 拋填片石與強(qiáng)夯施工

（1）工程概況

龍街互通K89+400～K91+020.163段，龍街互通立交區(qū)位于澄江壩區(qū)，均為水田，地表常年積水，地下水位高，地下水較豐富，表面為2.0～3.0米厚的淤泥質(zhì)土，特殊路基處治工程治理面積為169552 m2，原設(shè)計(jì)圖紙上對(duì)軟基處治主要采用強(qiáng)夯處理方案。段落地下水位高地段方案，挖除2.0米軟土換填2米片石至原地面后強(qiáng)夯強(qiáng)夯沉降量部分采用片石分層填筑至原地面。

（2）強(qiáng)夯的深度檢算

根據(jù)實(shí)際稱(chēng)量夯錘重22.48t，夯擊能2500KN.m，底面直徑2.4米，底面積4.52平方米，錘底靜壓力為49.7KPa；落距12m計(jì)算，其加固深度按照以下公式計(jì)算，其加固深度達(dá)到11.5m，能滿(mǎn)足對(duì)下部土層的加固作用。

H=0.73（mh）1/2=0.7×（22.48×12）1/2=11.5米

式中：

H-加固深度（m）；

M-錘重（KN）；

h-落距（m）；

α-修正系數(shù)（0.35-0.7）。

（3） 夯擊遍數(shù)及間歇時(shí)間

夯擊遍數(shù)根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)，具體擊數(shù)以最后一次夯擊下沉量不大于5cm為限。采用點(diǎn)夯兩遍，滿(mǎn)夯一遍。根據(jù)底層土為砂粘土，介于砂性土和粘土之間，砂性土孔隙水壓力消散時(shí)間一般只有3～4min，而粘土一般為2～4周，兩遍點(diǎn)夯之間間歇時(shí)間確定為15d。

（4）片石選用、加固范圍及夯點(diǎn)布置：

片石選用直徑大于0.3m，厚度大于0.15cm，且不易風(fēng)化石料。本段拋填片石采用左所石場(chǎng)，該石場(chǎng)片石貯量豐富，材質(zhì)良好，經(jīng)項(xiàng)目部中心試驗(yàn)室檢驗(yàn)，符合要求。

加固范圍為全部路基范圍，考慮線路左側(cè)為水田，布點(diǎn)時(shí)向內(nèi)側(cè)回收0.5m，夯點(diǎn)布置采用正方形布點(diǎn)，間距5m，兩遍之間夯點(diǎn)交替錯(cuò)開(kāi)。

用夯擊能為2500KN.m的強(qiáng)夯機(jī)對(duì)基底進(jìn)行強(qiáng)夯處理，使地基承載力達(dá)到≥180kPa的要求。主夯點(diǎn)間距5米，相鄰四個(gè)主夯點(diǎn)中心連線的交戰(zhàn)設(shè)副夯點(diǎn)。強(qiáng)夯法施工步驟：①清理并平整場(chǎng)地→②測(cè)量放夯點(diǎn)→③設(shè)置檢測(cè)→④測(cè)量標(biāo)高并標(biāo)現(xiàn)主點(diǎn)位置→⑤夯機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，測(cè)量夯前錘頂高程→⑥將夯錘提到預(yù)定高度，開(kāi)啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程→⑦重復(fù)步驟⑥，按規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊→⑧換夯點(diǎn)，重復(fù)⑤～⑦步驟，完成第一遍夯點(diǎn)的夯擊→達(dá)到規(guī)定時(shí)間后，用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程→標(biāo)出副夯點(diǎn)位置→重復(fù)⑤～⑦步驟，完成第二遍副夯點(diǎn)的施工→達(dá)到規(guī)定時(shí)間后用推土機(jī)推平進(jìn)行滿(mǎn)夯→用推土機(jī)進(jìn)行平整，并測(cè)量標(biāo)高→現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)等試驗(yàn)→進(jìn)行下道工序路基填方。

（五） 強(qiáng)夯振動(dòng)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只要強(qiáng)夯施工與一般建筑物之間保持距離不小于10到15米，那么就不會(huì)產(chǎn)生不良影響。如果建筑五對(duì)振動(dòng)具有特殊要求或者其中具有精密儀器設(shè)備，那么就應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)措施，將強(qiáng)夯造成的影響控制在合理范圍內(nèi)。實(shí)際當(dāng)中可以利用的深度大于影響建筑物基礎(chǔ)深度、寬度m1的隔振溝降低強(qiáng)夯振動(dòng)的影響。

結(jié)語(yǔ)：

本文分析了強(qiáng)夯法在軟土地基中的運(yùn)用，以求為提升我國(guó)軟土地基施工水平貢獻(xiàn)綿力，但本文仍存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠提升對(duì)強(qiáng)夯法運(yùn)用的重視，進(jìn)而提升軟地基施工處理的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]李志翔，張戎，鐘麗萍.強(qiáng)夯法在軟土地基處理中的施工實(shí)踐[J].給水排水，2011，（01）：99-102.

[2]張曉菁.強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換法在處理中軟土地基中的應(yīng)用分析與探討[J].黑龍江科技信息，2014，（15）：252-253.