強夯法在水利工程中的應(yīng)用

祝培彥+李琳

摘 要：為保證水利工程安全運行，充分發(fā)揮其在防洪灌溉、水力發(fā)電等方面的積極作用，必須結(jié)合工程實際情況采取相應(yīng)技術(shù)，切實提升工程施工質(zhì)量。強夯法在施工操作相對簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)對軟土地基有效加固，具有良好的經(jīng)濟效益。本文主要對強夯法施工工藝進行分析，并結(jié)合筆者實踐經(jīng)驗探尋質(zhì)量控制的有效措施。

關(guān)鍵詞：水利工程；強夯法；地基加固；質(zhì)量控制

在重錘夯擊法的基礎(chǔ)上發(fā)展形成了強夯法，利用相應(yīng)重量的夯錘提升到一定高度，通過錘體自由下落對土體進行夯實，促使土體壓縮性得以降低，提升地基強度，適用于濕陷性黃體、非飽和粘性土、松散砂類土等多種土質(zhì)。在地基強夯過程中形成夯擊能，將地基土地原有結(jié)構(gòu)破壞，壓縮土層空隙，形成更為牢固的地基，實現(xiàn)對軟土地基的有效加固，在此過程中夯擊能與土體沉降量存在密切關(guān)系，應(yīng)結(jié)合工程實際情況確定最佳夯擊能，制定科學(xué)施工方案，為后期施工提供積極指導(dǎo)，提高水利工程施工質(zhì)量，延長使用年限。

1 工程案例

某水利樞紐工程位于河流上游地帶，集發(fā)電、灌溉、游樂開發(fā)以及城市供水等多項功能于一體，屬于綜合性水利樞紐工程，其中單項工程有橡膠壩、泵站、調(diào)節(jié)閘以及引水閘等，將調(diào)節(jié)閘設(shè)置在東西偏泓處，其結(jié)構(gòu)為5孔提升式平面鋼閘門，尺寸為10m×15m，中間設(shè)16節(jié)橡膠壩。經(jīng)由施工人員對現(xiàn)場地質(zhì)條件勘測，河床部位覆蓋洪積物厚度為8—12m，垂直分布細砂、中砂、粗粒砂以及亞黏土。對地基土體進行土工試驗表明地基土層級配較差，結(jié)構(gòu)較為松散，相對密度在0.21—0.42之間，均勻程度不足，承載能力差，后期易出現(xiàn)不均勻沉降問題，必須采取有效加固措施，確保水利工程的安全運行。經(jīng)過施工方案比選，綜合考慮水利工程實際情況及經(jīng)濟效益，在該項施工中采取強夯法施工，選用10t和15t兩種規(guī)格夯錘，落距設(shè)計為10m，單點夯擊能約為1500t.m，有效加固深度為6m。嚴(yán)格遵循設(shè)計方案要求進行施工，切實提升水利工程施工質(zhì)量。

2 強夯法施工工藝分析

1、夯擊參數(shù)選擇

（1）錘重與落距。在強夯法施工過程中通常采用8—25t夯錘，落距控制在8—20m，起吊設(shè)備性能、加固深度等是影響落距的主要因素，根據(jù)水利工程實際情況進行適當(dāng)調(diào)整，以達到最佳夯擊效果。經(jīng)過大量實踐表明，適當(dāng)增大錘重能夠有效提升沖量，按照梅那氏公式可對加固影響深度進行計算：

H=K

式中：加固影響深度表示為H，（m）

夯錘重量表示為G，（t）

夯錘落距表示為h，（m）

經(jīng)驗系數(shù)表示為K，結(jié)合工程實際情況確定

（2）最佳夯擊能?，F(xiàn)階段水利工程建設(shè)規(guī)模逐漸擴大，通常在進行大面積夯擊施工時應(yīng)先進行典型試驗，結(jié)合工程實際情況確定試夯取土，并根據(jù)試夯結(jié)果進行試驗檢測，以此為依據(jù)確定最佳夯擊能。不同土質(zhì)的孔隙水壓力消散速度存在差異，會對夯擊能造成一定影響，必須根據(jù)實際孔隙水壓力增量適當(dāng)調(diào)整夯擊次數(shù)。

（3）強夯各項參數(shù)。首先是夯擊遍數(shù)的確定，一般為2—6遍，根據(jù)水利工程地基土層性質(zhì)適當(dāng)調(diào)整，在淤泥質(zhì)土層中應(yīng)當(dāng)增加夯擊遍數(shù)，砂質(zhì)土層可適當(dāng)減少，每個夯擊點的夯擊數(shù)可通過試夯施工確定。其次，在強夯施工中由于對地基土層的沖擊，會形成較高的孔隙水壓力，因此相鄰兩遍夯擊時應(yīng)存在一定間歇時間，以便消散孔隙水壓力，避免影響夯擊作業(yè)質(zhì)量。以地基土質(zhì)情況為依據(jù)確定夯擊間歇時間：砂性土孔隙水壓力消散相對較快，為3—4min，軟黏土質(zhì)消散相對較慢。

2、場地平整

在強夯施工前應(yīng)按照設(shè)計方案要求整平場地，事先預(yù)估可能產(chǎn)生的平均地面變形情況，合理規(guī)劃地面高程。及時清理施工范圍的碎石、植被等雜物，及時回彈坑洞部位，并采用推土機整平工作面，確保其平整度滿足施工要求。同時組織施工人員勘測施工范圍內(nèi)構(gòu)造物，盡量避免在構(gòu)造物安全距離內(nèi)進行強夯施工，并采取相應(yīng)保護措施。若水利工程地下水位相對較高，有必要鋪筑相應(yīng)墊層，將松撒材料鋪筑在地基表層部位，厚度一般為0.5—2m左右。

3、夯機就位

待機械設(shè)備進入施現(xiàn)場之后，應(yīng)及時組織專門操作人員校驗設(shè)備使用性能，避免在后期施工中出現(xiàn)機械故障，影響水利工程施工質(zhì)量。若夯點位置存在坑洼部分，應(yīng)及時回填壓實，防止夯機位置傾斜。隨后可進行夯機安裝作業(yè)，將夯錘與夯擊點位置保持一致，并根據(jù)試夯施工中的參數(shù)測量高程，確保夯錘落距滿足施工要求。如果在此過程中錘頂存在傾斜的問題，需要及時采取措施處理。在起重機械部分應(yīng)預(yù)先做好相應(yīng)的安全裝置，避免在夯擊施工時出現(xiàn)臂桿后仰的現(xiàn)象，保證自動脫鉤裝置的靈活性，使得夯錘在運行的過程中處于平穩(wěn)的狀態(tài)。

4、地基夯擊施工

首先應(yīng)在平整后的場地上面進行第一遍夯擊點位置的標(biāo)注，并對地面高程進行準(zhǔn)確測量，起重機達到施工現(xiàn)場后，應(yīng)確保夯錘與夯點位置的一致性，并對強夯施工前錘頂?shù)母叱踢M行測量。隨后將夯錘吊至指定的位置，待夯錘脫鉤自行下落后，將吊鉤放下，并對錘頂高程進行測量，如出現(xiàn)夯錘歪斜狀況時，應(yīng)查看原因，并將坑底技術(shù)整平。多次作業(yè)后，遵循設(shè)計要求的夯擊遍數(shù)進行施工。所有夯點夯擊施工結(jié)束后，選用推土機填平夯坑，并對場地高程進行測量。在一定的時間內(nèi)逐次完成所有夯擊次數(shù)，最后選用低能量滿夯，確保地表松土全部被夯實，并對夯實過的場地高程進行測量。

3 強夯法施工質(zhì)量控制措施

1、加強夯擊施工的質(zhì)量控制。夯擊施工的質(zhì)量受到次數(shù)、間距等外界多方面因素的影響，在具體的施工操作時應(yīng)嚴(yán)格的按照施工方案設(shè)計的要求，在夯擊作業(yè)開始之前必須進行試夯，保證各項施工參數(shù)的準(zhǔn)確性，切實提升水利工程地基施工質(zhì)量。在正式施工的過程中需要定期的檢查各項施工參數(shù)是否準(zhǔn)確，如果出現(xiàn)偏差過大的情況需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在夯擊施工完成之后對夯坑的位置進行檢查，若存在漏夯的現(xiàn)象，則需要立刻進行補夯施工。由專門的人員記錄施工參數(shù)，每隔10m左右檢查錘擊的深度，避免出現(xiàn)深度不符合施工要求的現(xiàn)象。在強夯施工的過程中，周邊構(gòu)造物容易受到夯擊產(chǎn)生沖擊波的影響，因此在施工之前需要做好相應(yīng)的保護措施。另外，在夯擊法應(yīng)用時，應(yīng)對強夯施工的有效加固深度進行計算，確保水利工程的安全運行。

2、在水利工程夯擊施工中應(yīng)充分了解工程實際情況，掌握工程施工難點并加強質(zhì)量控制措施，將質(zhì)量檢測工作貫穿于施工全過程。在每道工序施工完成后應(yīng)及時組織技術(shù)人員按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行質(zhì)量檢測，及時發(fā)現(xiàn)潛在質(zhì)量問題，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)處理措施。若在檢測過程中發(fā)現(xiàn)夯擊點位或落距誤差較大的情況，應(yīng)實時調(diào)整偏差，確保夯擊施工質(zhì)量。同時加強安全防護工作，在夯錘下落過程中禁止施工人員靠近。加強在施工中的安全意識，不斷的規(guī)范操作行為，通過強夯施工有效的提高水利工程地基的承載能力。

4 結(jié)束語

綜上所述，伴隨水利工程建設(shè)規(guī)模不斷擴大，對于其施工質(zhì)量也提出更高要求，強夯法能夠有效提高地基承載能力及穩(wěn)定性，適用范圍相對廣泛，實現(xiàn)對路基的有效加固。在具體施工中必須充分掌握強夯法施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理確定各項施工參數(shù)，建立完善的質(zhì)量管理體系，切實提升水利工程運行的安全性。

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