市政道路施工中強(qiáng)夯法的應(yīng)用解析

摘要：在市政道路施工中，通常會出現(xiàn)軟土層，這時需要采用加固處理，才能滿足地基使用要求。目前，在市政道路地基處理中常用到強(qiáng)夯法，能夠?qū)浲恋鼗辛己玫奶幚硇Ч?，有效提高了地基的堅固性能。文章就?qiáng)夯法在市政道路施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：市政道路施工；強(qiáng)夯法；軟土地基；地基施工質(zhì)量；地基穩(wěn)定性 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U416 文章編號：1009-2374（2015）09-0092-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0802

強(qiáng)夯法是目前市政道路施工中普遍采用的技術(shù)，能夠?qū)浲恋鼗辛己玫奶幚硇Ч?。目前，隨著市政道路施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，遇到的軟土層也相應(yīng)增加，這時需要用到強(qiáng)夯法，才能實現(xiàn)軟土層的處理效果。夯實次數(shù)及夯實深度須根據(jù)施工要求而定。本文就市政道路施工中強(qiáng)夯法的應(yīng)用進(jìn)行如下分析：

1 強(qiáng)夯法在軟基固定中的基本原理

1.1 動力密實

這種原理應(yīng)用的主要對象為粗顆粒土層、多孔隙土層等，主要通過大重量的重錘，對該土層產(chǎn)生較大的沖擊力，使土壤結(jié)構(gòu)變得更加密實，從而提高了地基的堅實性能。強(qiáng)夯法處理軟土地基時，重要的部件是重錘，重量在10～40t之間，可以根據(jù)施工需要及時調(diào)整，選用合適的重量。重錘在起吊裝備的作用下，被提到10～40m的高度，然后自由落體運(yùn)動，這中間會產(chǎn)生巨大的重力勢能，作用在軟土層上，土層中的微小顆粒受到巨大沖擊，相互擠壓，從而實現(xiàn)了夯實效果。在軟土層中，土壤顆粒形狀具有多樣化的特點，除了具有圓形之外，還具有橢圓形及片狀形狀，由于這多種形態(tài)同時存在，在重錘巨大沖擊力作用下，它們便產(chǎn)生較大的相對位移，進(jìn)而相互擠壓在一起，實現(xiàn)了夯實效果。

1.2 動力固結(jié)

這種夯實原理主要應(yīng)用在細(xì)微顆粒中。由于土壤顆粒微小，當(dāng)受到巨大沖擊力時，原先結(jié)構(gòu)容易破壞，形成新的裂縫，進(jìn)而將其中的水分排出，實現(xiàn)土層動力團(tuán)結(jié)的目的。這種原理主要利用土層細(xì)微顆粒，在巨大沖擊的作用下容易變形的原理，變形之后改變了其原來的狀態(tài)，將水分排出，使顆粒之間的間距更小。這種技術(shù)在強(qiáng)夯法中被最早接受，由于能夠?qū)ν翆蛹?xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效處理，所以在目前市政道路施工中被廣泛應(yīng)用。動力固結(jié)具有三種作用系統(tǒng)，以下就分別介紹：首先，土層的變化壓縮。在軟土層中，具有較多的土壤細(xì)微顆粒，這種顆粒透性較差，不容易變形，所以使用常規(guī)的軟基施工技術(shù)，不能起到加固作用。動力團(tuán)結(jié)原理利用重錘被提升之后所擁有的巨大沖擊力，作用在細(xì)微顆粒上面，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，同時產(chǎn)生細(xì)微裂縫，將其中的水分排出，從而減小了軟土層的含水量，使地基得以加固。在該過程中，重錘的沖擊力是瞬間作用在細(xì)微顆粒上的，所以該顆粒在短時間內(nèi)發(fā)生變形，排出水分，使相互之間的距離更小。其次，能夠在局部范圍內(nèi)液化土層。重錘巨大的沖擊力作用到軟基土層中之后，細(xì)微顆粒便會出現(xiàn)變形，隨著沖擊次數(shù)增加，變形程度也隨著增加。在微小顆粒變形過程中，其內(nèi)部的空氣及水分也往外排出，于是孔隙之間的壓力便不斷增加，當(dāng)沖擊到一定程度之后，沖擊力和孔隙壓力達(dá)到平衡，這時液化程度也達(dá)到最大值，細(xì)微顆粒之間的距離也達(dá)到最小，也就實現(xiàn)了軟基固定。但需要指出的是，這種液化土層是在局部范圍之內(nèi)，并不在整個土壤層面上。再次，土層滲透性發(fā)生變化。由于土壤具有一定孔隙，里邊具有水分及空氣，當(dāng)受到重錘沖擊時，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，水分及空氣也隨著排出，同時也形成側(cè)向壓力。在重錘開始沖擊時，沖擊力小于側(cè)向壓力，所以孔隙水壓力也較小，當(dāng)沖擊次數(shù)增加，該力也逐漸增加，原先的孔隙逐漸閉合，停止錘擊后，土層中的水分及空氣又形成新的動態(tài)平衡。最后，土層觸變恢復(fù)。軟土地基在巨大沖擊力作用下，強(qiáng)度逐漸下降，土壤顆粒的液化程度也逐漸下降，當(dāng)降低到最小值時，便出現(xiàn)液化水，順著新形成的縫隙中流出，土層也實現(xiàn)了觸變恢復(fù)。

1.3 動力置換

這種作用原理具有兩部分：其一為樁式置換，其二為整式置換。前者是指在軟土地基中添加新的涂料或者其他材料，然后采用重錘巨大的沖擊力，將它們擠到軟土中，從而實現(xiàn)了軟基加固目的。而后者使在軟土層中加入大塊的碎石，也利用巨大的沖擊力，使二者黏合在一起，實現(xiàn)加固效果。這兩種原理共同之處為，都采用新的土材料或者碎石，利用沖擊力擠壓到軟土當(dāng)中，實現(xiàn)地基加固效果。碎石和軟土之間是通過碎石內(nèi)部的摩擦力來維持的。

2 強(qiáng)夯法在市政道路中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用工藝

目前，強(qiáng)夯法在不同國家使用標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，如美國及歐洲一些國家，通常采用大噸位的起重機(jī)，重錘質(zhì)量大，在軟土層處理中能夠發(fā)揮更好的穩(wěn)定性。這種起重機(jī)為履帶式，所以具有較高的穩(wěn)定性，并且使用方便。在日本，通常采用輪胎式起重機(jī)，重錘質(zhì)量不等，也具有良好的使用效果。目前，我國在市政道路軟基處理中，通常采用小噸位的起重機(jī)，重錘質(zhì)量也較小，常在10～40t之間。為了提高施工穩(wěn)定性，還需要附加滑輪，才能起吊重錘。

我國市政道路施工中，在軟基土層處理時，通常利用滑輪將重錘起吊到一定高度，形成一定重力勢能，再自由落下，實現(xiàn)對土層的沖擊。具體過程為：在起重機(jī)的一端拉好鋼絲繩，繩子一端固定脫鉤器，然后將重錘掛在鉤子上，拉動滑輪，使重錘上升到預(yù)定高度。這時利用鋼絲繩將脫鉤器拉轉(zhuǎn)，使鉤子和重錘向分離，重錘脫落后由原先的重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮髣幽?，對土層產(chǎn)生巨大的沖擊力，進(jìn)而完成一次沖擊。在重錘起吊及落下時，一定要做好安全措施，如果發(fā)現(xiàn)起重機(jī)臂桿一段出現(xiàn)傾斜，應(yīng)在另一端用輔助門架支撐，以達(dá)到平衡。另外，在施工之前，需要對脫鉤器嚴(yán)格檢查，以保證其靈活的操作性能。

2.2 夯實效果檢測

利用強(qiáng)夯法對軟土地基處理完成之后，需要采取及時檢測，使處理結(jié)果符合施工標(biāo)準(zhǔn)。這種檢測過程通常稱為一個間隔過程。間隔時間因不同的強(qiáng)夯原理，也存在較大差異。如當(dāng)軟土地基的主要成分為沙土或者碎石土層時，間隔時間應(yīng)控制在7～15天；當(dāng)軟土層主要成分為黏質(zhì)土壤時，間隔時間應(yīng)控制在15～30天；當(dāng)軟土地基應(yīng)用置換地基的方式處理時，間隔時間應(yīng)控制在30天左右。由于間隔時間不同，再加上夯實原理也各不相同，所以檢測方式也存在較大差異。常用的檢測方式為十字板試驗、荷載試驗及室內(nèi)試驗等，應(yīng)根據(jù)施工要求，采用合適的方法。

3 強(qiáng)夯法施工案例

3.1 工程基本概況

該道路位于某市東邊，長度為320m，寬度為42m，采用強(qiáng)夯法對軟基進(jìn)行處理。在施工之前，對施工所在地的土質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，制訂了三種軟基處理方案，分別為分層碾壓、砂石置換及強(qiáng)夯法。通過對這三者進(jìn)行對比，最后決定采用強(qiáng)夯法。

采用15t的履帶式起重機(jī)，重錘重量為120kN，采用20mm厚度鋼板作為底部，面積為3.24m2，在捶底和錘面之間，隔著5根通氣管，以降低重錘的沖擊作用。

夯實參數(shù)的設(shè)置。在利用強(qiáng)夯法處理軟基時，需要實現(xiàn)制訂好夯實方案。本方案為，在每一個點用重錘沖擊8次，開始的5遍夯擊點在墻柱位置，使夯擊坑成為施工的基礎(chǔ)基坑。每次夯擊時重錘的提升高度不同，開始高，隨著夯擊次數(shù)增加，高度逐漸降低。

3.2 施工階段

首先，施工之前準(zhǔn)備階段。做好起重機(jī)的啟動工作，檢查重錘及脫鉤器的運(yùn)行情況。之后，根據(jù)施工方案確定夯點，同時設(shè)置4個水準(zhǔn)點。其次，操作步驟。在夯擊時，需要注意順序，也就是說按照夯點誰許夯擊。選定一個夯擊點，安裝好起重機(jī)，將重錘掛在脫鉤器上，之后啟動滑輪，將重錘提升到制訂高度，同時拉轉(zhuǎn)脫鉤器，使重錘自由下落，對土層完成夯擊。這是一個夯擊循環(huán)，之后，按照施工規(guī)定，連續(xù)重復(fù)此操作，以完成軟土路基的夯實目的。在夯擊時，重錘處于平衡之后，才能拉轉(zhuǎn)脫鉤器，以免影響夯擊效果。為了提高夯實效果，在夯擊數(shù)次之后，將夯擊坑覆蓋上土層，再夯擊，使地基表層的土壤更加密實。

3.3 夯擊質(zhì)量檢測

當(dāng)夯擊結(jié)束之后，為了確保夯擊效果，需要組織專業(yè)人員檢測，確保符合施工要求之后，才算滿足施工要求。檢測指標(biāo)主要有夯擊次數(shù)、每點的夯擊效果，并對地基的下沉深度進(jìn)行檢測。此外，利用靜力觸探、旁壓試驗，對地基的抗液化性能進(jìn)行檢測。

4 結(jié)語

我國市政道路施工規(guī)模不斷加大，對地基施工質(zhì)量也提出新的要求。強(qiáng)夯法的使用，有效提高了地基的穩(wěn)定性，從而從整體上提高了市政道路施工質(zhì)量。本文就該技術(shù)在市政道路中應(yīng)用進(jìn)行分析，希望具有參考價值。

參考文獻(xiàn)

[1] 鮑小玲.強(qiáng)夯法在市政道路施工中的應(yīng)用分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，12（11）.

[2] 劉可.強(qiáng)夯法在市政道路施工中的運(yùn)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，16（19）.

[3] 林恒毅.強(qiáng)夯法在市政道路施工中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2014，21（41）.

作者簡介：成都（1983-），河南濟(jì)源人，河南省交通建設(shè)工程有限公司工程師，研究方向：道路橋梁。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）