强夯地基处理技术及在市政道路施工中的应用
2015-07-13
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在市政道路施工过程中，对于一些砂性土、粘洼土及混陷性黄土路段的地基处理中，经常会使用强夯法，从而加固地基，提高道路运载能力。在应用强夯技术时看，需要借助施工吊升机械设备，通过设备高锤从一定高度自由下落周产生的重力，能够有效增加地基强度，从而达到夯实目的。由于该方法操作简单，节能环保，效果显著，因而在市政道路地基处理中被广泛使用。
一、强夯地基处理技术的优势
（一）处理工业、生活垃圾，保护环境
随着经济的快速发展，我国工作生产规模逐步扩大，生产实力不断增强，但也导致工业废渣数量的大幅增加。大量的工业废渣，不仅对环境造成了严重了破坏，影响了人们的身体健康，同时在处理时也会耗费巨大资金。但是在道路工程建设中，运用了强夯地基处理技术，就能有效缓解这一现状。例如在使用强夯法时，可以把一些工业生产中产生的工业废渣作为地基填料，合理将其填入地基中，并施加强夯技术，会使其发发挥应有作用。城市化进程加快，城市人口数量剧增，随之而来的就是大量生活垃圾，也可以用同样的方式，采用强夯法对这些生活废物进行处理。由此看来，在市政道路地基处理中，强夯技术为现代工业废渣与生活垃圾的无害化处理提供了新思路与新方向，不仅利于市政道路建设，也改善了生活环境，促进了城市发展。
（二）不浪费材料，节约能源
在市政道路修建中应用强夯地基处理技术，不需要消耗材料，不仅降低污染，还有利于实现节能减排。在众多资源能源消耗中，以建筑耗能最为突出。在节能减排中，我国的建筑施工行业具有巨大潜力。在当前能源过于紧张的形势下，提倡强夯法的应用具有重大意义。
（三）成本低，工期短
在市政道路建设中，与其他地基处理方法相比，如注浆、砂石桩、灌注桩以及其他化学处理法，强夯法具有单位面积工程处理成本低的优势，而且施工操作方便，能够有效缩短工期。除此之外，还能够节省钢筋、混凝土和泥沙的使用数量，间接节省了煤、电、水的能用量，减少了烟尘、二氧化硫等有害气体的排放，因而提高了经济与环境效益。
二、强夯技术在市政道路施工中的应用
（一）施工程序
由于不同国家与地区对建筑施工标准有不同要求，因而在市政道路地基处理中，采用强夯法也有不同的标准与施工程序。例如，西欧国家在道路施工中会经常使用一些大吨位履带式的起重机、日本等国家则使用轮胎式的起重机，这些型号的机械具有较高的稳定性，而且施工操作也较为方便。在我国国内，由于受到多方面施工条件的束缚，在市政道路施工中通常会应用一些吨位较小的起重机，因而在施工中也会存在一定问题，在采用强夯技术对市政道路地基处理时，往往需要通过滑轮来解决加固问题。比如在道路施工过程中，起吊重锤时，要利用滑轮，重锤自由落体时需要配合自动脱钩装置来完成。主要操作步骤是：拉动脱钩器中的钢丝绳，使用脱钩器中的钩挂将重锤钩住，之后再把吊钩调整到实际施工所需要的高度，旋转伸臂到合适角度，使重锤呈自然脱落状态，从而实现了重力势能与动能之间的转化[1]。
（二）质量检测控制
当在市政道路地基处理处理中应用了强夯技术后，需要对已经加固好的土基层中的土层进行质量检测。对于不同的地质类型，时间间隔要求也有所不同。例如，对于碎土石和沙土地基，通常间隔时间为1—2周，对于粘性土性地基，间隔时间通常控制在2 —4 周，而对于置换地基的间隔时间，需要控制在4 周左右。同时要科学选用检测方法，例如室内试
验法、十字板试验法以及动力触探试验法等。
（三）强夯地基技术加固原理
（1）动力置换
强夯技术的动力置换原理可以分为两种，即桩式置换和整式置换原理。桩式置换主要是指凭借强夯作用力，在道路土体中填入一些碎石，并且间隔性的地把一些碎石桩夯入到软土中，从而使形成的碎石墩或者碎石桩呈现桩式结构。这主要利用碎石摩擦角和墩间土地基之间的复合作用，从而使桩体维持平衡状态;整式置换原理与换土垫层作用原理相似，通过强夯产生的巨大力量，从而将碎石全部挤推到淤泥中[2]。
（2）动力固结
在处理细颗粒饱和土时，经常会利用动力固结原理，这种原理是指在冲击能量影响小会产生巨大应力波，从而对土体结构造成破坏.局部土体会形成液化，并产生裂缝，排水通道数量增加，水体从空隙中溢出，当空隙水压力消失殆尽后，道路土体就会形成固结。动力固结由于其自身的优越性， 在众多建筑工程中都发挥了重要作用。例如在对饱和土的压缩过程中，由于地基土层中含有一些渗透性较差的细颗粒土，当对其夯实时，由于在外界荷载作用下，使饱和细小颗粒土层中的水体不能迅速排出[3]。此时，动力固结原理利用了有对机物进行分解的性质，就会对气泡形式的气体体积进行压缩，使其产生变形，而部分土基层的应拉力非常大，不会轻易出现变形，但是会形成裂缝网络状的结构，从而使水体快速排出，最终促使土基中的细小颗粒土层更加密实，因而承载力更强。
（3）动力密实
在对地基中多空隙、粗颗粒且非饱和土层进行强夯时，利用动力密实原理，凭借动力，缩小土层之间空隙，减小体积，使土体之间变得密实，因而增强土体强度。由于在筑路过程中，在强夯重锤作用力下，土基路层中的土层颗粒，会产生变形，进而增大土层颗粒之间接触面积，从而使土层更为密集，使路面承载力度加强。
（四）应用强夯法时注意事项
在市政道路施工中，要想使强夯地基处理技术发挥出最大功效，以下问题需要注意。首先，重锤越重，其出现的落距就越大，因而在强夯中产生的能量就越强，此时就可以相应较少夯击的次数。但是需要根据市政道路的实际施工条件，充分考虑土体类型、加固深度等因素，确定实际的单夯击能，合理选择重锤，科学控制落距。其次，在应用强夯法时，在布置夯击点的过程中，通常设置成三角形或者正方形，并要结合道路工程的目标深度与土层地基的本质属性，第一次强夯结束后，夯击点之间的距离通常大约是重锤直径的 3倍，在接下来的夯击中，可以适当缩小夯击点的间距，从而来保证夯击作用效果与深度[4]。最后，由于土层孔隙中水压力消失的速度会对夯击频率产生影响，因而夯击过程中的间歇时间要根据不同土层的性质而有所差别。比如，对于粘性土，由于孔隙水的压力消散速度较慢，因而夯击的频率不能太大;而砂性土的渗透性较强，此时夯击的频率就可以稍大些。
结束语：
市政道路施工是一项比较复杂、全面、系统的工程，施工建设须要建立在节能环保、持续发展基础之上。强夯地基处理技术作为一种有效的道路施工方法，需要给予其足够重视。应该继续加强对强夯地基处理技术的研究与应用，同时严格遵循施工程序，增强安全意识，真正发挥出强夯地基处理技术优势，提高市政道路施工质量，促进市政建设可持续发展。
参考文献：
[1]潘海潮，在市政道路施工中强夯法技术的综合应用[J].民营科技， 2014，03（20）.
[2]彭翔旻。强夯地基处理技术及在市政道路施工中的应用[J].科技创新与应，2013， 07（08）.
[3]王庆玲.浅谈强夯法地基处理技术及其在工程中的应用[J].内江科技，2011，10（25）.
[4]高建.探析市政道路施工中软土地基处理技术的应用[J].江西建材，2014，09（15）.
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