強(qiáng)夯法施工技術(shù)分析

尹樣紅

（長沙市公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410205）

強(qiáng)夯法是指通過設(shè)備將重錘升至高處，利用重錘自由落下的能量夯擊土體，實現(xiàn)加固土體的目的。強(qiáng)夯法施工技術(shù)在濕陷性黃土、碎石土及砂土等地基中應(yīng)用廣泛，適用于煤礦、公路、機(jī)場及建筑等工程項目的地基處理。對強(qiáng)夯法施工技術(shù)的研究，有助于強(qiáng)夯法施工技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用與推廣普及。

1 工程概況

文章以某地基加固工程為例，論述強(qiáng)夯法施工技術(shù)的應(yīng)用方法，為施工單位應(yīng)用強(qiáng)夯法施工技術(shù)提供幫助。該地基加固工程所在區(qū)域的土層分布包括素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏土及粗砂等12個單元層，巖性相對復(fù)雜，土質(zhì)均勻性偏低，計算所得的地基承載力不滿足工程施工要求。結(jié)合工程狀況，施工單位綜合對比強(qiáng)夯法、排水固結(jié)法及攪拌樁法，選擇可行性、經(jīng)濟(jì)性及安全性兼?zhèn)涞膹?qiáng)夯法為施工技術(shù)。

2 強(qiáng)夯施工參數(shù)確定

在應(yīng)用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基施工前，施工單位選擇試驗段進(jìn)行強(qiáng)夯試驗，用于確定最佳強(qiáng)夯參數(shù)，確保加固處理后的地基滿足工程建設(shè)要求。在強(qiáng)夯試驗中，施工單位設(shè)計不同強(qiáng)夯參數(shù)，對比夯坑周邊區(qū)域的地表變化，明確最佳夯擊能，進(jìn)而明確最優(yōu)強(qiáng)夯參數(shù)。

2.1 夯擊能計算方法

在夯擊能計算中，施工人員按照Menard修正公式，明確強(qiáng)夯法施工中起重機(jī)的起吊能力，以此計算起重機(jī)的預(yù)期加固深度[1]。通常來說，不同重量的夯錘提升的高度不同，獲取的夯擊能有所差異。要想獲得較高的夯擊能，應(yīng)提高夯錘的重量，確保夯錘在安全高度范圍內(nèi)施工。對于不同土質(zhì)，強(qiáng)夯法的加固效果不同，施工單位可利用修正系數(shù)獲取準(zhǔn)確的有效深度，進(jìn)而評估不同夯擊能下的預(yù)期加固深度[2]。在此基礎(chǔ)上，施工單位結(jié)合加固深度要求，明確夯擊能要求，進(jìn)而設(shè)計合理的夯錘重量與提升高度。在明確夯錘重量與提升高度后，施工單位需結(jié)合工程特點(diǎn)，設(shè)計點(diǎn)夯、滿夯次數(shù)及夯擊點(diǎn)間距等參數(shù)。

2.2 最優(yōu)夯擊參數(shù)

基于上述原理，案例地基加固工程的施工單位進(jìn)行強(qiáng)夯試驗，對比不同強(qiáng)夯參數(shù)下的地基物理力學(xué)參數(shù)，明確最優(yōu)夯擊參數(shù)。結(jié)合案例地基加固工程施工現(xiàn)場的土層分布特點(diǎn)，施工單位將其劃分為五個區(qū)域。

（1）1號區(qū)域。施工單位將點(diǎn)夯單擊夯能設(shè)計為2000kN·m，點(diǎn)夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為3.5m×3.5m正方形，點(diǎn)夯單點(diǎn)擊次數(shù)為10～14，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤8cm；滿夯單擊夯能為800kN·m，滿夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為d/4搭接，滿夯單點(diǎn)擊次數(shù)為4～5，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤5cm。

（2）2號區(qū)域。施工單位將點(diǎn)夯單擊夯能設(shè)計為2000kN·m，點(diǎn)夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為3m×3m正方形，點(diǎn)夯單點(diǎn)擊次數(shù)為10～13，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤8cm；滿夯單擊夯能為800kN·m，滿夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為d/4搭接，滿夯單點(diǎn)擊次數(shù)為4～5，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤5cm。

（3）3號區(qū)域。施工單位將點(diǎn)夯單擊夯能設(shè)計為2500kN·m，點(diǎn)夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為3.5m×3.5m正方形，點(diǎn)夯單點(diǎn)擊次數(shù)為10～14，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤10cm；滿夯單擊夯能為800kN·m，滿夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為d/4搭接，滿夯單點(diǎn)擊次數(shù)為4～5，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤5cm。

（4）4號區(qū)域。施工單位將點(diǎn)夯單擊夯能設(shè)計為3000kN·m，點(diǎn)夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為3.5m×3.5m正方形，點(diǎn)夯單點(diǎn)擊次數(shù)為10～15，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤10cm；滿夯單擊夯能為100kN·m，滿夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為d/4搭接，滿夯單點(diǎn)擊次數(shù)為4～5，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤5cm。

（5）5號區(qū)域。施工單位將點(diǎn)夯單擊夯能設(shè)計為4000kN·m，點(diǎn)夯遍數(shù)為1次，夯點(diǎn)間距為4m×4m正方形，點(diǎn)夯單點(diǎn)擊次數(shù)為10～16，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤10cm；滿夯遍數(shù)為1次，滿夯單擊夯能為1000kN·m，夯點(diǎn)間距為d/4搭接，滿夯單點(diǎn)擊次數(shù)為4～5，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均夯沉量≤5cm。

3 強(qiáng)夯法施工流程

在明確強(qiáng)夯參數(shù)后，施工單位按照施工準(zhǔn)備→測量放線→點(diǎn)夯→整平→滿夯→找平→質(zhì)檢流程進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

（1）施工準(zhǔn)備。在強(qiáng)夯施工前，施工單位應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，保障各項工序規(guī)范有序進(jìn)行[3]。在案例地基加固工程中，施工單位結(jié)合強(qiáng)夯參數(shù)要求，合理選擇起重設(shè)備與夯錘。起重機(jī)型號為CH500型履帶式起重機(jī)，夯錘重量為283kN，錘徑為2.3m。同時，組織施工人員與管理人員進(jìn)行技術(shù)交底工作，深化其對案例地基加固工程的認(rèn)識，并選擇合適區(qū)域作為樣板段，按照強(qiáng)夯參數(shù)開展試夯施工，結(jié)合樣板段的強(qiáng)夯夯沉量等參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝與各項參數(shù)。

（2）測量放線。在試夯完成后，施工單位明確最佳施工工藝與參數(shù)，劃分強(qiáng)夯施工范圍，進(jìn)行測量放線工作，根據(jù)網(wǎng)格網(wǎng)明確施工現(xiàn)場的高程（1號區(qū)域與2號區(qū)域應(yīng)用10m×10m網(wǎng)格網(wǎng)測量，其余區(qū)域用20m×20m網(wǎng)格網(wǎng)測量），并設(shè)置樁體作為標(biāo)識。在測量放線工序中，要求夯點(diǎn)的布置誤差不超過5cm，并在點(diǎn)夯施工前于土體表層鋪設(shè)墊層，保障點(diǎn)夯有效性。

（3）點(diǎn)夯。在點(diǎn)夯施工中，施工單位嚴(yán)格按照明確的強(qiáng)夯參數(shù)施工，在每擊完成后，記錄土體的沉降量，觀察土體是否出現(xiàn)異常。如發(fā)現(xiàn)單擊后夯沉量出現(xiàn)急劇變化，應(yīng)立即通知領(lǐng)導(dǎo)，分析異常出現(xiàn)的原因。同時，施工人員要觀察夯擊時是否出現(xiàn)偏錘或歪錘現(xiàn)象，以便及時調(diào)整，保障施工質(zhì)量。

（4）整平。點(diǎn)夯施工完成后，施工人員對坑底進(jìn)行墊平處理，如發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)出現(xiàn)大量積水，立即采取排水措施，并按照20m×20m的網(wǎng)格測量施工現(xiàn)場的推平高程，為后續(xù)滿夯施工的墊層厚度提供指導(dǎo)。

（5）滿夯。在滿夯施工中，施工單位嚴(yán)格按照明確的強(qiáng)夯參數(shù)施工，在夯擊完成后按照點(diǎn)夯后的整平流程與參數(shù)進(jìn)行整平處理。

（6）找平。整平完成后進(jìn)行找平填隙碾壓處理，選擇未風(fēng)化或中等風(fēng)化基巖的石屑作為找平填隙材料，填充不平整區(qū)域或縫隙，再通過25t壓路機(jī)對施工現(xiàn)場進(jìn)行碾壓處理，確保地基加固后的壓實度、平整度滿足工程要求。

（7）質(zhì)檢。在施工完成后，施工單位進(jìn)行道面影響區(qū)檢測、變形檢測，分析地基加固是否滿足工程要求。

4 強(qiáng)夯法施工注意要點(diǎn)

基于案例地基加固工程的強(qiáng)夯法施工流程，文章總結(jié)如下施工注意要點(diǎn)，為其他施工單位應(yīng)用強(qiáng)夯法施工提供幫助，以規(guī)范施工操作，保障強(qiáng)夯法施工技術(shù)優(yōu)勢有效發(fā)揮。

4.1 明確強(qiáng)夯施工技術(shù)要求

在案例地基加固工程中，施工單位結(jié)合施工現(xiàn)場土層與土質(zhì)特點(diǎn)，將其劃分為不同區(qū)域，分析其夯擊能，明確不同區(qū)域?qū)?yīng)的強(qiáng)夯施工參數(shù)，進(jìn)而明確強(qiáng)夯施工技術(shù)要求，為工程實踐提供指導(dǎo)，確保強(qiáng)夯法施工符合工程要求。例如，在點(diǎn)夯施工中，施工單位明確夯點(diǎn)間距、夯點(diǎn)布置及夯擊遍數(shù)等參數(shù)，為施工單位開展夯擊施工、停止夯擊施工提供詳細(xì)指導(dǎo)。

同時，施工單位應(yīng)結(jié)合強(qiáng)夯法施工特點(diǎn)，明確如下技術(shù)要求：第一，將錘底靜壓力控制在25～50kPa；第二，在夯擊過程中確保同個區(qū)域的夯擊能相同，并記錄每擊夯沉量，及時發(fā)現(xiàn)夯擊期間出現(xiàn)的異常，查找原因，并進(jìn)行針對性處理；第三，避免夯擊過程中出現(xiàn)起錘障礙，要求夯坑四周保持平整，不可出現(xiàn)高度隆起；第四，在點(diǎn)夯施工前后與滿夯施工完成后，均需進(jìn)行推平處理；第五，如發(fā)現(xiàn)單擊夯坑出現(xiàn)深度過大現(xiàn)象，需向夯坑內(nèi)填補(bǔ)碎石，確保夯坑標(biāo)高符合要求。

4.2 加強(qiáng)強(qiáng)夯施工排水處理

針對強(qiáng)夯施工期間出現(xiàn)的積水現(xiàn)象，施工單位應(yīng)在施工現(xiàn)場設(shè)置排水溝，避免積水過多影響強(qiáng)夯質(zhì)量，并在強(qiáng)夯施工完成后處理排水溝，保障施工現(xiàn)場地基的完整性，使其壓實度、平整度符合工程要求。對于案例地基加固工程，施工單位分別在強(qiáng)夯區(qū)與換填區(qū)設(shè)置排水溝，排水溝與地下水源頭相連接，深度為2m，寬度為0.5m，坡度為0.5%～1%。強(qiáng)夯施工完成后，對于不同區(qū)域，采取不同排水溝處理方法。在強(qiáng)夯區(qū)，施工單位將排水溝清理后，按照1∶2的比例開挖臺階，臺階的高度為50cm，寬度為100cm，進(jìn)行回填土施工，回填高度為道槽設(shè)計標(biāo)高減50cm，再回填碎石至道槽標(biāo)高。在換填區(qū)，施工單位將排水溝清理后，按照1∶2的比例開挖臺階，臺階的高度為50cm，寬度為100cm，進(jìn)行分層回填，碾壓時要求其壓實度達(dá)到0.96。

4.3 做好施工質(zhì)量檢測工作

在案例地基加固工程中，強(qiáng)夯施工的質(zhì)檢包括道面影響區(qū)檢測與變形檢測兩部分。

在道面影響區(qū)檢測中，施工單位利用水準(zhǔn)儀檢測高程參數(shù)，檢測誤差應(yīng)在-20～+10mm范圍；通過3m直尺檢測平整度，檢測誤差應(yīng)在20mm以下；通過原位實驗檢測道基反應(yīng)模量，要求該參數(shù)不低于60MN/m3；通過灌砂法檢測墊層干密度，要求該參數(shù)大于1.9g/cm3；通過灌水法檢測墊層固體體積率，要求該參數(shù)超過83%。

在變形檢測中，因案例地基加固工程的五號區(qū)域存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，施工單位在強(qiáng)夯完成后進(jìn)行沉降量檢測，評估五號區(qū)域是否出現(xiàn)變形，分析其是否滿足工程施工要求。在沉降量檢測中，施工單位每10d檢測1次土基沉降量，在工程完工后每3個月進(jìn)行1次道面沉降檢測。選擇沉降板為檢測工具，沉降板的底板為800mm直徑的鋼板，測桿為φ80mm×5mm的鍍鋅鐵管，將至少50cm的底板埋入土層內(nèi)，保障檢測的準(zhǔn)確性。檢測結(jié)果顯示，土基與道面的沉降量均滿足工程要求。需要注意的是，在地基加固工程的變形檢測中，當(dāng)施工區(qū)域出現(xiàn)暴雨、地震或其他異常狀況時，需立即增加沉降量檢測頻次，保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與權(quán)威性。

5 結(jié)束語

綜上所述，在強(qiáng)夯法施工中，施工單位應(yīng)在地基加固施工前選擇合適區(qū)域進(jìn)行試驗，明確夯擊能、夯擊遍數(shù)、夯擊間距等參數(shù)。然后按照施工準(zhǔn)備、測量放線、點(diǎn)夯、整平、滿夯、找平、質(zhì)檢流程施工。在施工過程中，施工單位應(yīng)明確強(qiáng)夯施工技術(shù)要求，加強(qiáng)強(qiáng)夯施工排水處理，做好強(qiáng)夯施工質(zhì)量檢測工作，保障強(qiáng)夯法施工規(guī)范有序進(jìn)行，切實發(fā)揮強(qiáng)夯法優(yōu)勢。