強夯法在水利工程中的應用

祝培彥+李琳

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

關鍵詞：水利工程；強夯法；地基加固；質量控制

在重錘夯擊法的基礎上發展形成了強夯法，利用相應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。在地基強夯過程中形成夯擊能，將地基土地原有結構破壞，壓縮土層空隙，形成更為牢固的地基，實現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系，應結合工程實際情況確定最佳夯擊能，制定科學施工方案，為后期施工提供積極指導，提高水利工程施工質量，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，集發電、灌溉、游樂開發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、調節閘以及引水閘等，將調節閘設置在東西偏泓處，其結構為5孔提升式平面鋼閘門，尺寸為10m×15m，中間設16節橡膠壩。經由施工人員對現場地質條件勘測，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，結構較為松散，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。經過施工方案比選，綜合考慮水利工程實際情況及經濟效益，在該項施工中采取強夯法施工，選用10t和15t兩種規格夯錘，落距設計為10m，單點夯擊能約為1500t.m，有效加固深度為6m。嚴格遵循設計方案要求進行施工，切實提升水利工程施工質量。

2 強夯法施工工藝分析

1、夯擊參數選擇

（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，起吊設備性能、加固深度等是影響落距的主要因素，根據水利工程實際情況進行適當調整，以達到最佳夯擊效果。經過大量實踐表明，適當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）

經驗系數表示為K，結合工程實際情況確定

（2）最佳夯擊能。現階段水利工程建設規模逐漸擴大，通常在進行大面積夯擊施工時應先進行典型試驗，結合工程實際情況確定試夯取土，并根據試夯結果進行試驗檢測，以此為依據確定最佳夯擊能。不同土質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，必須根據實際孔隙水壓力增量適當調整夯擊次數。

（3）強夯各項參數。首先是夯擊遍數的確定，一般為2—6遍，根據水利工程地基土層性質適當調整，在淤泥質土層中應當增加夯擊遍數，砂質土層可適當減少，每個夯擊點的夯擊數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，避免影響夯擊作業質量。以地基土質情況為依據確定夯擊間歇時間：砂性土孔隙水壓力消散相對較快，為3—4min，軟黏土質消散相對較慢。

2、場地平整

在強夯施工前應按照設計方案要求整平場地，事先預估可能產生的平均地面變形情況，合理規劃地面高程。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構造物，盡量避免在構造物安全距離內進行強夯施工，并采取相應保護措施。若水利工程地下水位相對較高，有必要鋪筑相應墊層，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

待機械設備進入施現場之后，應及時組織專門操作人員校驗設備使用性能，避免在后期施工中出現機械故障，影響水利工程施工質量。若夯點位置存在坑洼部分，應及時回填壓實，防止夯機位置傾斜。隨后可進行夯機安裝作業，將夯錘與夯擊點位置保持一致，并根據試夯施工中的參數測量高程，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。在起重機械部分應預先做好相應的安全裝置，避免在夯擊施工時出現臂桿后仰的現象，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的狀態。

4、地基夯擊施工

首先應在平整后的場地上面進行第一遍夯擊點位置的標注，并對地面高程進行準確測量，起重機達到施工現場后，應確保夯錘與夯點位置的一致性，并對強夯施工前錘頂的高程進行測量。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，如出現夯錘歪斜狀況時，應查看原因，并將坑底技術整平。多次作業后，遵循設計要求的夯擊遍數進行施工。所有夯點夯擊施工結束后，選用推土機填平夯坑，并對場地高程進行測量。在一定的時間內逐次完成所有夯擊次數，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 強夯法施工質量控制措施

1、加強夯擊施工的質量控制。夯擊施工的質量受到次數、間距等外界多方面因素的影響，在具體的施工操作時應嚴格的按照施工方案設計的要求，在夯擊作業開始之前必須進行試夯，保證各項施工參數的準確性，切實提升水利工程地基施工質量。在正式施工的過程中需要定期的檢查各項施工參數是否準確，如果出現偏差過大的情況需要進行適當的調整。在夯擊施工完成之后對夯坑的位置進行檢查，若存在漏夯的現象，則需要立刻進行補夯施工。由專門的人員記錄施工參數，每隔10m左右檢查錘擊的深度，避免出現深度不符合施工要求的現象。在強夯施工的過程中，周邊構造物容易受到夯擊產生沖擊波的影響，因此在施工之前需要做好相應的保護措施。另外，在夯擊法應用時，應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充分了解工程實際情況，掌握工程施工難點并加強質量控制措施，將質量檢測工作貫穿于施工全過程。在每道工序施工完成后應及時組織技術人員按照相關標準進行質量檢測，及時發現潛在質量問題，根據具體情況采取相應處理措施。若在檢測過程中發現夯擊點位或落距誤差較大的情況，應實時調整偏差，確保夯擊施工質量。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 結束語

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

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