強夯法在高速公路路基施工技術中的應用探討

劉懷亮

【摘要】由于國家對高速公路網絡的建設力度逐年增大，不利于建設高速公路路段的土質結構也逐步增多，強夯法作為解決此類問題有效的手段之一，在全國普遍使用。本文從強夯法的歷史背景、發展里程開始闡述，進一步分析了其具體的工藝步驟、技術要點以及后期監測方法等，深入探討了強夯法在公路路基施工過程中的使用情況。

【關鍵詞】強夯法；路基；施工；工藝

一、引言

隨著社會經濟的不斷發展，我國的高速公路建設也進入了一個快速發展的時期。隨著車輛人均保有量的逐年遞增，高速公路上的汽車不斷增多，尤其是長途重型卡車對高速公路的路基要求很高。長時間高負荷的碾壓可能導致路面破裂、路基受損，這就給高速公路的建設提出了更高的要求。我國高速公路建設要求標準十分嚴苛，其中對路基沉降要求就是一個重要標準。我國有很多地區的土質結構為潮陷型土壤結構，不利于國家對路基沉降的要求。強夯法是解決易沉降土質施工后不再發生沉降現象的有效手段之一，而可以很好的強化路基土質，降低其潮陷性能。這種方法是不僅可以解決潮陷型土質的沉降，還是解決砂型、不飽和粘等土質有效手段。

二、概述

強夯法是一種利用起重設備將8至26噸的夯錘拉升到一定程度（一般8至26米）后，利用夯錘自身重量，作自由落體運動夯實路基土層，使其不斷堅硬起來，防止施工后的路基沉降運動。這種強夯法的工藝流程主要有點夯實、二次夯實、全夯實三個步驟。這種強化路基的方法使用時間也是比較早的，在上世紀60年代，歐洲一些建筑公司已經還是使用這種方法對飛機跑道路基開始加固了。上世紀70年代末，我國還是引進這種技術，由于這種方法簡單有效，很好解決潮陷型土質路基施工后沉降問題，所以在我國被引入之后迅速得到普及。早在上世紀70年代，我國關于對潮陷型土質的建設要求和強制規范中就提出了強夯法，雖然強制規范越來越嚴苛，但是強夯法一直被認為是解決此類問題最有效的辦法。這種方法開始用于飛機跑道的路基施工加固工程，后來才逐步應用到高速公路的施工工地上。本世紀開始，強夯的技術規范明確指出，強夯法可以應用在道路、廠庫、飛機跑道等施工工地中的路基加固，這就是高速公路施工中普遍使用該方法的原因和根據。根據計算當夯錘從8至26米的高度落下，其自身重量在8到26噸，夯實到路基土質上的能量在64到676千牛.米，可以夯實路基深度在4米左右，有效解決路基施工完成之后的沉降現象。

全國很多地方普遍使用這種方法夯實高速公路路基。[1]例如西柏坡的一段路基的土質不是很有利于建設高速公路，極易產生沉降現象，而且這段路基的設計道路分支多，又要干工程時限，回填土方量大，這種強夯法最大程度地解決了這段路基的問題，降低了建設成本，縮短了建設工期。再如，我們都知道陜西省屬于黃土高原，土質結構很不利于建設高速公路，為了降低路基中的潮陷性能，采用這種方法解決，有效降低了施工后路基沉降現象的發生。

三、原理及特點

強夯法利用短時間內將對路基大規模的能量夯實，使得路基產生一些物理形體的變化，壓實后，密度提高，恢復觸變等。強化了路基表層下3到4米內的土層強度。[2]這種強夯手段具備三個主要的特點。第一，強化路基土質明顯。利用重力對土層進行壓實作業，可以有效降低土層的間隙、減少壓實后的沉降現象。同時降低土層含水能力，降低沉降的另一方面風險。而且這種方法是一種全面的夯實，分為點夯實、二次夯實、全面夯實三個步驟，有效提高了夯實的均勻度，降低了路面破裂可能的風險。第二，使用的普遍易于推廣普及。該種方法可以應用在潮陷型土質的沉降，還有砂性、不飽和粘土質結構。第三，可以有效降低施工成本，因為該種方法不需要很多建設工料，也就是一些起重設備等夯實機械的使用租賃費用和人員工資。所以降低了施工過程的成本，其其他處理方法（加筋、注漿等）相比較費用大大減少，同時與其他處理手段比較，可以有效縮短建設工期，提高勞動效率。

四、工藝流程

強夯法的作業機械主要涉及起重設備和夯錘。一般的起重設備的選擇依據是夯錘重量和提升高度。例如，200千牛的履帶型起重設備可以很好地滿足強夯的需要，其提升能力遠遠超過夯錘重量的2倍，這種起重設備的提升高度在30米左右，可以滿足強夯法26米的最大提升要求。夯錘選取的是鑄鐵的或者是鑄鋼的。[3]通常說來，不同的土質結構，選取的夯錘壓力不同，例如潮陷型土質，夯實深度在5米左右，其選取的夯錘壓力要在32千帕左右。由于夯錘下落在地面上后，壓力很大，而且土質粘黏性較強，為了減小提升時夯錘的阻力，夯錘上設計了很多貫通孔，減輕提升壓力。除了上述的兩種主要的設備，還有需要支架裝置及其他設備等。

一般采用強夯法時，可以對夯實路面選擇一段進行試驗，然后再進行。強夯路基的第一步就是清理路基上面的雜物，例如建筑廢料等。然后就是點夯實、二次夯實、全夯實三個步驟。點夯實過程中，可以采用品字形狀，每個落點的距離一般是夯錘直徑的一倍多一些，落點效果要求首先最后的夯實深度不得超過5公分，其次夯實點四周的土質沒有明顯的凸起，最后要求夯實深度不宜過大，以防止夯錘提升阻力過大。一般點夯實完成之后相間6天左右，可以開始二次夯實，這次夯實的能量降低至點夯實的一半左右，落點選擇在上次點夯實落點之間的土層，還是成品字形狀排列，落點次數進一步減少。觀測路基的土層變化。最后一道工藝就是全夯實。全夯實落錘的能量進一步降低，落點次數進一步減少，完成上述三個工序之后，夯實基本完成，下面可以使用推土設備整地、軋路設備壓實地面，檢查嚴實度是否滿足高速公路路基要求。但滿足要求時，進行填實土層路基嗎，進行下一輪的夯實作業。此輪夯實作業還是采用點夯實、二次夯實、全夯實三個步驟，落點能量還是逐次減少、落點次數也是逐次減少。完成上述三個工序之后還是重復推土機整地、壓路機壓實作業，最后檢查壓實度是否滿足施工的技術要求和國家的強制規范。

五、作業時應注意問題

首先，如果地下有供水管網，在強夯作業時，應設置1.5米左右的隔墊層，防止地下管網破裂，導致施工難度進一步增大以及造成更大的損失。其次，作業過程中發生降雨等情況，要提前作好夯實路基的掩蓋工作，同時加強排澇。再次，整地過程時，可以留下一定坡度，防止下雨后的積水迅速排出。然后，還要注意每一次落點的位置、距離、次數要嚴苛掌握，不能出現漏點、少次數、不等距等問題。最后注意強夯后適當加水，尤其是炎熱的夏季，防止土石揚塵現象，同時處于安全考慮，可以在起重設備操作室前加裝一定的防護設備，防止土石飛濺。另外，在檢查強夯效果時，要注意落點的土層高度和總體的土層高度之間的關系，檢查強夯作業之后土層回彈程度。夯實作業前，選擇一定的壓實度監測點，采集土樣，檢查土壤的壓實度的各項指標數據。保證壓實度達到95%以上，這樣才能滿足高速路基的要求。

四、結語

總而言之，強夯法在高速公路路基施工過程中的作用十分明顯。相比其他的路基處理手段，強夯法相對比較操作簡單，工藝簡化，成本較低，有效減少工期提高施工的效率，是一種值得推廣普及的施工作業手段。

參考文獻

[1]高廉.強夯法的加固機理及其在某高速公路中的應用[J].黑龍江交通科技，2011，（9）：53—55.

[2]昊鐵懷，弓天云.強夯地基處理機理廈其在高速公路中的應用[J].潮南交通科技.2000，（4）：1—3.

[3]周春雨.強夯法在濕陷性黃土地基處理中的應用[J].交通科技經濟，2007，（5）：16—18.