1前言

 

　　强夯法［1］是1969年法国Menard技术公司首创的一种地基加固方法［2］，这种方法是用巨锤(我国常用锤重为80～250kN，世界最大锤重为2000kN)从高处自由下落(落距一般为8～40m)对地基施加巨大的冲击能及冲击波，使土中出现很大的冲击应力，土体产生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固结，从而提高地基承载力，降低其压缩性，而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力，消除湿陷性黄土的湿陷性，是一种有效的地基加固方法。强夯法由于具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行和节省材料等优点，目前，已在世界各国得到广泛应用。在我国强夯法常用来加固碎石土、砂土、非饱和粘性土、杂填土地、湿陷性黄土等类地基，广泛应用于机场跑道、高速公路、工业及民用建筑等项目的地基处理工程，并取得了显著的经济效益。

 

　　2湿陷性黄土地基破坏机理

 

　　所谓湿陷性黄土［3］就是在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。湿陷性黄土地基在天然状态下的密度（天然容重）低，单位体积内粘土颗粒含量少，孔隙率较大（一般为35％～65％）。土体的水稳定性极差，遇水会使土粒间的毛细水表面张力丧失，在土体中起骨架作用的晶体颗粒溶解，在宏观上表现为地基表面垂直沉陷，导致建筑物、构筑物的破坏。因此，在高速公路建设中，如何控制和管理好湿陷性黄土地基的施工，做到既经济有效又安全可靠，对减小路基沉降、保证高速公路建成以后正常运营具有重大意义。

 

　　3湿陷性黄土公路地基处理方案的确定

 

　　湿陷性地基处理的是否得当，关系到整个工程的质量、投资和进度。强夯法具有加固效果显著、施工便捷、节省材料、施工工期短等优点。当湿陷性黄土公路地基路段较长，需处理面积大，公路沿线外缘较近范围内无村庄，无重要构造物时，强夯法是比较理想的地基处理方法。

 

　　3.1工程实例

 

　　某高速公路全长约60km，线路所经地区大多属湿陷性地基。地层主要为第四系晚更新统Q3eol风积马兰黄土，层厚约4.2～8.3m，该工程存在湿陷性黄土地基导致的路基不均匀沉降，稳定性相对较低，针对此工程地质特征，经多种地基处理方案比较后，选用较经济、快捷的强夯法处理。强夯试验选在K5+700～K5+860全段路基，该路段远离村落，施工条件较为理想。

 

　　3.2强夯参数的确定

 

　　强夯施工参数应依据工程场地的土质情况和具体工程质量要求确定，主要参数有：有效加固深度、单位夯击能、夯点的布置及间距、单击夯击数及夯击遍数等。

 

　　1）有效加固深度［2］

 

　　有效加固深度既是强夯加固效果的表示，又是选择地基处理方法的重要依据，它反映了处理效果。根据我国的实践经验，修正了法国梅纳最初提出的修正公式，按下式计算公式：

 

　　式中：H——有效加固深度(m)；W——夯锤重（kN）；h为落距（m）；α——与土的性质和夯击能等因素有关的系数，一般变化范围为0.5～0.9。根据工程地质条件和设计要求，本工程α取0.45。

 

　　计算出土层的有效加固深度

 

　　2）单击夯击能［2］

 

　　锤重M(kN)与落距h(m)是影响夯击能和加固深度的重要因素，设计中按单点夯击能考虑。

 

　　E＝W×h（2）

 

　　式中：E——单击夯击能（kN·m）。本工程主夯与副夯时采用1000kN·m夯击能；满夯时则采用700kN·m夯击能。

 

　　3）夯点的布置及间距［2］

 

　　为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按三角形或正方形布置夯击点，这样布置比较规整，也便于强夯施工。根据现场实际情况，本工程采用正方形布置。主夯与副夯时夯点间距采用4.0m；满夯时夯点彼此搭接采用1/4夯锤直径。

 

　　4）单点夯击数及夯击遍数［2］

 

　　夯击遍数应根据地基土的性质、夯击功能与有效加固深度确定。本工程单点夯击数采用7击，夯击遍数为三遍。

 

　　第一遍：主夯，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击7击；

 

　　第二遍：副夯，在各主夯点位中间穿插进行，间距4.0m，正方形布置点位，单点夯击7击；

 

　　第三遍：满夯，采用夯点彼此搭接1/4夯锤直径连续夯击。满夯的目的在于将场地表层松土夯实。

 

　　5）处理范围

 

　　本工程强夯处理的加固宽度到路堤坡脚以外每侧3m。

 

　　3.3工后检测

 

　　试验段施工结束7d后，进行湿陷系数、土的干密度检测，以判定夯后效果。在探井中人工采取原状土进行室内土工试验，测定土的湿陷性及干密度。湿陷性采用固结仪检测，干密度以环刀法检测。平均湿陷系数检测结果见表1。平均干密度检测结果见表2。

 

　　经强夯处理后，湿陷性系数及干密度均能达到设计要求指标。

 

　　4强夯法处理湿陷性黄土地基的质量控制与管理

 

　　4.1施工单位的选择［4］

 

　　对参与施工的强夯施工单位，要先审查其施工资质、信誉和业绩，任何单位不得将强夯分包给个人施工。各中标单位将经初步筛选合格的施工队伍形成书面推荐报告，经驻地监理审核后，上报主管部门，经批准后方可进场。进场后不得再分包或转包，否则，驻地监理工程师将责令分包单位立即退场，损失自负。

 

　　4.2施工准备

 

　　施工前必须收集并熟悉相关资料，包括工程地质勘察报告，施工场地范围内地下坑穴普探图，强夯设计图及相关要求。

 

　　施工单位应编写施工组织设计或施工计划，经驻地监理组审查后，提出书面审查意见，报总监代表审批同意方可施工。

 

　　4.3施工管理

 

　　(1）施工单位要熟悉施工图纸，理解设计意图，按设计图编制夯点号图，编号图要清晰、规范、科学；

 

　　(2）施工单位必须制定严格的安全管理措施，现场操作人员必须戴安全帽，并对施工机械定期作安全检查。在强夯区四周要设置醒目的危险警告标志和安全管理措施，不允许行人和非施工车辆进入强夯区，以确保操作人员、过往行人和过往车辆的安全；

 

　　(3）施工单位要按要求选用适宜的强夯机械并对其进行编号；

 

　　(4）施工单位要制定施工要点供现场施工人员执行；

 

　　(5）施工前用应测量场地整平标高；

 

　　(6）夯锤必须过磅称重，夯击能在强夯施工前必须检测，并满足设计要求。每夯击100次，用皮尺量一次夯锤落距；

 

　　(7）在强夯区内的构造物必须在强夯完成后，才能进行构造物的下部施工；

 

　　(8）施工技术人员要认真做好强夯记录，记录要求清楚、真实，能反映每个夯点的施工情况；

 

　　(9）及时排除夯坑内及场区内积水；

 

　　(10）施工人员必须注意观察已处理路段，发现异常情况及时报告现场监理和有关部门。

 

　　5夯后湿陷性黄土地基的质量检验评定

 

　　5.1基本要求

 

　　强夯施工必须按夯击点确定的技术参数进行，以各个夯击点的夯击数作为施工控制数值。

 

　　5.2实测项目检验评定

 

　　实测项目检验评定，应按强夯处理质量要求进行评定，打分。

 

　　5.3外观鉴定

 

　　(1)夯前场地必须清表、整平，无明显凸凹点，整平不符合要求，扣2分；

 

　　(2)夯坑内积水应及时排除，不符合要求扣2分；

 

　　(3)夯后场地应平整，无局部隆起，不符合要求扣2分。

 

　　5.4分项工程质量等级评定

 

　　(1)分项工程评分在85分及以上者为优良；70～85分者为合格；70分以下者为不合格。

 

　　(2)若标贯击数、瑞利波检测不合格时，则该分项工程不合格，可进行二次加固处理，再重新评定其质量等级。

 

　　6结束语

 

　　在济邵、济洛等高速公路湿陷性黄土地基强夯加固的施工实践中，采取了科学的管理方法，同时严格按有关质量要求和“施工指导意见”进行控制，选择合适的强夯参数指导施工，使强夯法处理湿陷性黄土地基段达到了设计要求，从已建成的高速公路处理路段的工后路基沉降观测看，处理段湿陷性地基强夯加固达到了预期目的。

 

　　强夯法虽然具有效果显著、设备简单、施工方便、适用范围广、经济易行、节省材料和施工工期短等优点，在工程实践中已被证实是一种较好的地基处理方法，但目前仍没有一套成熟的理论和计算方法，因此只有根据现场的地质条件和工程使用要求，试夯后选用最优的强夯参数，才能达到既经济有效又安全可靠的目的。

 

　　参考文献

 

　　［１］中华人民共和国行业标准，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），北京：中国建筑工业出版社，2003.1：117-123

 

　　［２］陈希哲，《土力学地基基础》（第四版），北京：清华大学出版社，2004.4：422-428

 

　　［３］中华人民共和国国家标准，《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)，北

 

　　京：中国建筑工业出版社，2004.8：126-128

 

　　［４］崔大伟，刘祥勇，《强夯法处理液化地基的施工管理》，2004年12月