基于強夯法的臺背回填技術研究

摘 要:為了消除或緩解在結構物背部，由于回填填方法不當，造成結構物背部產生“橋頭跳車”的現象，本文介紹了采用強夯的方法處理結構物背部回填的基本原理、變形規律，同時提出強夯設計和施工的技術要求，為減少臺背的不均勻沉降量，較好地解決這一病害，確保良好的車輛運行條件。

關鍵詞:強夯法臺背回填機理設計和施工

中圖分類號:U442文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0034-01

1 前言

為減少或消除結構物背部回填造成的不均勻沉降，對新填筑的背部回填地基進行加固處理是非常有必要的，以改善地基性能，提高承載能力，減少地基沉降，從而減小新舊背部回填的差異沉降。強夯法在國內外被廣泛用于地基加固處理工程之中，對于路堤采用強夯處治，道路工程界尚在探索中。強夯法補強結構物背部回填，是一種在路基填筑完成后，路面鋪筑之前發現路基存在壓實質量問題時采用的預防性補救措施。通過強夯法處治可以成倍的提高路基承載能力，大大改善路基的均勻性，從而減少結構物背部回填的不均勻沉降值。

2 強夯夯實機理

強夯法是將重型夯錘從一定高度自由落下，對土體產生巨大的沖擊能，沖擊能一方面有效地提高土體的密實度，另一方面使路基附近的橋臺等構造物受到振動沖擊力的作用。夯擊功能在土體中的擴散大致呈橢球形，這種擴散規律與外荷載作用下土體中應力按壓力泡形擴散的規律具有相似之處。夯擊功能在夯點處出發，在土中按橢球擴散，并逐漸衰減;在一定深度和寬度范圍內，土體吸收夯擊能占了絕大部分，從而形成了對土體有效加固。

3 強夯法加固臺背設計與施工

3.1 設計方法和步驟

強夯法處治結構物背部路堤的設計方法和步驟，主要有:

(1)查明橋臺類型及基礎剛度、地基承載力情況與工程規模的大小及重要性等。

對于不同類型橋臺，結構物背部路堤采用強夯補強措施的可行性主要取決于三個方面:橋臺容許位移的大小;橋臺承受強夯瞬間沖擊力時的抗彎拉強度;強夯時傳遞至結構物背部上振動沖擊力大小及持續時間。

就目前工程實際而言，強夯處治措施僅限于鋼筋混凝土橋臺。對于其它類型橋臺，尚需進一步的研究和試驗加以確定。對于采用強夯處治結構物背部路堤的情況，橋臺基礎剛度及地基承載力均應大于相應規范的設計要求;地基不容許存在濕陷或陷穴等陷患病害。

(2)根據已查明的資料，確定處治深度及相應的夯擊功能，并進行夯點的布設。

強夯補強結構物背部路堤在填土高度較大時，強夯處治的深度只能限定在路基表面下3.0m或4.0m范圍內。若要求加大處治深度，則應采用分層夯實處治的方法。

夯擊功能包括單擊功能和夯擊數，在一般情況下，單擊功能大、夯擊次數多，則處治效果好。但對強夯補強結構物背部路堤問題，完全依靠增大單擊功能和夯擊次數，既不經濟也不利于橋臺安全。這時在夯擊功能一定情況下，需確定夯點布設方式、夯擊順序、遍數以及對不同夯點采用的夯擊功能等問題。

(3)根據已確定的施工參數，制訂施工計劃和夯實機具及夯錘形狀和尺寸。

強夯施工機械輕型化有利于轉動和沿路基行走，從而縮短處治工期，提高工效。在單擊功能一定情況下，為了提高強夯處治有效深度，一般宜采用圓形球底夯錘。

(4)強夯施工前要進行試夯，對處治效果進行檢驗測試。

3.2 夯實機具選擇的原則

夯實機具選擇的原則:①起吊設備應靈活，便于轉動和沿線行走;②夯錘落地后的振動沖擊影響深度大，對側向的影響小。因而要求夯錘的重量和體積不能太大。研究認為，對于結構物背部強夯補強情況，一般宜選用15.0t以下的起吊機械，夯錘重量相應不宜大于10t，采用圓形球底重錘。

3.3 夯點布設方案

在結構物背部路堤上的夯點宜按兩排或三排布設，考慮強夯振動對橋臺的影響以及距離太近可能對臺帽產生碰撞，故第一排夯點中心與結構物背部距離不宜小于錘的直徑，且夯錘邊緣距結構物背部的最小距離應大于0.5m。第二排夯點布設，各夯點中心連線成等邊三角形，錘邊緣間距等于1/4錘體外形直徑，盡可能使結構物背部路堤保持均勻夯實，故第二排夯點中心距結構物背部為兩倍錘的直徑。各夯點與八字墻的距離應不小于3.0m，對于距離八字墻3.0m之內路基強夯應作特殊設計。

由于橋臺抗振能力隨臺高增大而有所減小，以及強夯處治深度隨夯擊功能的增大而增加，一般對小于4.0m臺高可按兩排布設夯點;4.0～6.0m臺高最好按三排布設夯點;對于6.0m以上臺高，不僅夯點數要相應增加，同時還應對橋臺進行臨時加固措施，如在1/2臺高位置增設若干臨時支撐梁等，并要密切觀察橋臺在強夯施工中的變形和穩定性。

3.4 夯擊功能與夯擊數的設計

夯擊功能與夯擊數的設計與夯點布設方案有關，可根據具體情況加以試夯確定。在結構物背部近處夯點的夯擊功能及夯擊數均應減少1/2或1/3。對距八字墻1.0m～3.0m范圍路基宜用較小夯擊功能拍夯擊實(比正常情況的夯擊功能小1/2倍或更小)。

3.5 夯擊順序和夯擊遍數

為了減少對橋臺振動的影響，結構物背部路堤強夯宜一次夯完。同時，為了確保對路堤的均勻夯實，并減少對橋臺振動影響，應嚴格遵循先兩邊后中間、先遠后近的強夯順序，這樣可以有效控制填土的側向擠出，并對結構物背部土體產生擠密作用。對于路肩處夯點也應保持與同排其它夯點相同的夯擊功能和夯擊數。

3.6 強夯過程中和夯后的技術處理

在強夯施工過程中，隨著夯沉量增大，有可能因夯錘偏位或路基土體密實度不均勻，導致夯坑底部不平，夯錘落地不穩。因此在施工期間，應預備一定的填料和臨時工，在必要時對夯坑作處理。

強夯施工完成后，應對坑底以上土體進行良好的壓實或人工夯實處理，以保證夯后路基表層土體也能到達設計要求的壓實度。

4 結語

強夯法能有效地處理臺背，減少臺背的工后沉降，但在工程應用中，為確保橋臺的安全，宜在橋面鋪裝之前進行，將橋面板吊裝后，在每塊板與橋臺間的伸縮縫中插入不少于兩個預制的鋼楔或木楔，從而使通道兩側橋臺共同受力。強夯施工期間要注意觀測臺身混凝土是否產生裂縫。若出現裂縫，則應停止強夯施工。

參考文獻

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