分析了強夯法的加固機理、適用范圍以及影響加固效果的因素，提出了高速公路施工過程中，利用強夯法大面積加固高速公路軟土地基的施工方法、質(zhì)量檢驗和注意事項。

  1強夯法概述

  強夯法是法國Menard技術(shù)公司于1969年提出的一種地基加固方法。其主要工作原理是將起重機械8-30t(最重可達200t)的夯錘起吊到6--30m(最高可達40m)高度后，自由落下，給地基土以強大的沖擊能量(一般為500-8000kN.m)的夯擊。經(jīng)過幾十年來的實踐，目前己廣泛應(yīng)用于素填土、碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土地基的處理。該方法適用于塑性指數(shù)1,-10的土質(zhì)，對飽和度較高的粘性土、淤泥和淤泥質(zhì)土地基不適用，突出的表現(xiàn)為:表層土易出現(xiàn)橡皮土，土體抗剪強度喪失，不能承載，同時不能起壓實作用，需要以高的代價挖出或處理;深層不能完成主固結(jié)沉降，導(dǎo)致工后沉降很大，有效處理深度不大。目前施工中，適合于軟粘土的強夯新工藝有:改進現(xiàn)行強夯工藝，采用先用大能量加固深層土體，再用小能量加固淺層土體，或“先輕后重，逐級加能，少擊多遍，逐層加固”等新工藝;采用強夯法+人工排水體系十插設(shè)塑料排水帶，加快土體中孔隙水壓力消散(強夯固結(jié));采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料，強行夯入并排開軟土，最終形成砂石樁與軟土的復(fù)合地基的強夯置迅速排走，減小起錘時與土面間形成真空產(chǎn)生的強吸換(動力置換、強夯擠淤)等。強夯法的缺點是施工時噪聲的振動較大，因而不宜在人口密集的城市內(nèi)使用，適Rib4&CAA2005牟5翻壓實機械與施工技術(shù)疊髓巍豁纂用于高速公路地基的加固處理，可改善高速公路地基處理后整體不同程度的沉陷，局部差異沉降引起橋頭跳車的問題。2強夯法加固地基的施工參數(shù)強夯法加固地基的超重設(shè)備常用履帶式超重機，其重心低，穩(wěn)定性好，行走方便。強夯法的加固效果與夯錘、落距、夯擊能、夯點間距、擊數(shù)、遍數(shù)、間歇時間等施工參數(shù)有關(guān)。初步確定強夯參數(shù)后，要進行強夯試驗方案，進行現(xiàn)場試夯，并通過測試與夯前測試數(shù)據(jù)進行對比，檢驗強夯效果，并確定工程采用的各項強夯參數(shù)。若不符合使用要求，調(diào)整設(shè)計參數(shù)，重新試驗，直到滿足要求方可正式實施;在進行試夯時，也可采用不同設(shè)計參數(shù)的方案進行試驗比較，擇優(yōu)選用。

  2,1夯錘、落距和夯擊能

  (1)夯錘國內(nèi)夯錘可取8-25t，多采用以鋼板為外殼內(nèi)灌混凝土的錘，也可澆筑成在混凝土的錘上能臨時裝配鋼板的組合錘，以方便運輸。夯錘底面有圓形和方形2種，圓形定位方便，穩(wěn)定性和重合性好，可克服方形錘由于上下2次夯擊著地不完全重合，而造成夯擊能量損失和著地時傾斜的缺點，采用較廣。夯錘中宜設(shè)置1-4個直徑250-300mm上下貫通的氣孔，以利空氣CompactionMachinery&ConstructionTechnology.簇象寨器然壓實機械與施工技術(shù)附力和夯錘下落時的空氣阻力，以保證夯擊能的有效性。錘底面積宜按土的性質(zhì)和錘重確定，同時應(yīng)控制夯錘的高寬比，以防止產(chǎn)生偏錘現(xiàn)象。錘底靜壓力值可取2540kPa，對于細顆粒土錘底靜壓力宜取較小值，對于粗顆粒土(砂質(zhì)土和碎石類土)則選用較大值。

  (2)夯擊能單點夯擊能為錘重x落距。

  最佳夯擊能是地基中的孔隙水壓力等于土自重時的夯擊能，即無超孔隙水壓力。超過最佳夯擊能說明土層對能量的吸收已達到飽和。采用最佳夯擊能，能保證加固能量的有效利用。

  (3)落距夯錘確定后，根據(jù)需要的單點夯擊能量，就能確定夯錘的落距。國內(nèi)通常采用的落距為8-25m。對相同的夯擊能量，常選用大落距的施工方案。夯擊時重錘高落，則單擊能量大，夯擊擊數(shù)少，夯擊遍數(shù)相應(yīng)減少，能將大部分能量有效地傳到地下深處，增加深層夯實效果，減少消耗在地表土層塑性變形的能量，加固效果和技術(shù)經(jīng)濟效益均較好。

  2.2夯擊點布置及間距(夯距)

  (1)夯擊點布置夯擊點布置視建筑物結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、地基條件等情況而定，一般為三角形或正方形。考慮應(yīng)力擴散作用或需消除液化，加固范圍一般應(yīng)大于加固深度，對邊坡穩(wěn)定應(yīng)超出最危險滑弧范圍。

  (2)夯擊點間距(夯距)夯距通常為5-1.5m，一般根據(jù)地基土的性質(zhì)和設(shè)計加固深度及夯擊能量的大小等因素而定。夯距過大，會出現(xiàn)部分地方夯擊效果差。夯距過小，相鄰夯擊點的加效應(yīng)將在淺處疊加而形成硬層，影響夯擊能向深部傳遞;還可以使土的側(cè)向擠密作用加劇，延長孔隙水壓力的消散效果。同理，為使深層土得以加固，第一遍夯擊點的間距要大，下一遍夯擊點往往布置在上一遍夯擊點的中間。

  2.3夯擊擊數(shù)和遍數(shù)

  (1)夯擊擊數(shù)夯點的夯擊擊數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量曲線確定，且應(yīng)同時滿足最后2擊的夯沉量不大于50mm，當單擊夯擊能量較大時不大于100mm;夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生大隆起;不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難等條件。各夯擊點的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為4-10擊。

  (2)夯擊遍數(shù)夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和平均夯擊能確定，一般為1-8遍，粗顆粒土，遍數(shù)少，細顆粒土，遍數(shù)多。國內(nèi)施工通常用2-3遍，最后進行一遍低能量“搭夯”，錘印彼此重疊搭接，確保表層土的均參數(shù)，考核施工設(shè)備的性能，為正式施工提供依據(jù)。試I&RM&CM2005牟5翻勻和較高的密實度。對于飽和軟粘土需要采用分遍夯

  擊的方法，以獲得較高的承載力和壓縮模量。

  2.4間歇時間

  各遍夯擊間的間歇時間根據(jù)加固土層中孔隙水壓力消散時間而定。對砂性土，孔隙水壓力的峰值出現(xiàn)在夯完后的瞬間，消散時間約2-4min，可連續(xù)夯擊。對粘性土，由于孔隙水壓力消散較慢，當夯擊能逐漸增加時，孔隙水壓力也相應(yīng)的疊加，一般為1--6周。如對粘性土地基埋設(shè)袋裝砂井或塑料排水帶，加速了孔隙水壓力的消散，可縮短間歇時間。同時，如根據(jù)施工流水順序先后作業(yè)，兩邊間可以連續(xù)夯擊。

  2.5墊層鋪設(shè)

  為能支承超重設(shè)備，有利于機械作業(yè)，同時既加大地下水位與地表面的距離，又擴散“夯擊能”，防止夯擊效率的降低，強夯前要求擬加固的場地必須具有一層稍硬的表層，有時必須鋪設(shè)墊層。墊層厚度隨場地的土質(zhì)條件、夯錘重量及其形狀等條件而定。墊層厚度一般為0.5-2m，且不能含有粘土。墊層厚度不易過小，過小不起作用;也不易過厚，過厚時在錘底形成大的墊，擴散動應(yīng)力，減少機械對下部軟弱土的加固作用。對場地地下水位在2m深度以下的砂礫石土層，可直接施行強夯，無需鋪設(shè)墊層;對地下水位較高的飽和性粘土與易液化流動的飽和砂土，都需要鋪設(shè)砂、砂礫或碎石墊層(不能含有粘土)，以形成覆蓋壓力，減少坑側(cè)土隆起，避免土體發(fā)生流動，使坑側(cè)土得到加固。

  3施工方法

  3.1施工步驟

  清理并平整場地;鋪設(shè)墊層;標出第一遍夯擊點的位置，并測量場地高程;超重機就位，使夯錘對準夯點位置;測量夯前錘頂標高;將錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由下降后放下吊鉤，測量錘頂高程;若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平;按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準，完成一個夯點的夯擊;完成第一遍全部夯點的夯擊;用推土機將夯坑填平，并測量場地高程;在規(guī)定的間隔時間后，按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層土夯實，并測量夯后場地高程。如果夯坑內(nèi)或場地內(nèi)有積水應(yīng)及時排除。當強夯施工時所產(chǎn)生的振動對臨時建筑物或設(shè)備產(chǎn)生有害影響時，應(yīng)采取防振或隔離措施。

  3.2施工控制要點

  (1)在正式施工前作強夯試驗，以校正各設(shè)計施工

  壓實機械與施工技術(shù)暑}}sars}z}n}rCompactionMachinery&ConstructionTechnology飛魚‘坦尸圈吸蜘母四翻映幽f-

  5工程實例

  5.1工程概況

  夯應(yīng)有單點及小片試區(qū)，必要時應(yīng)有不同夯擊能的對比，以提供合理的選擇。鄭州至洛陽高速公路是連接國道主干在河南境(2)在了解研究強夯設(shè)計意圖及設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，提出意見，使方案更趨完善、合理。內(nèi)的一段，全長122kmo沿線跨越高山深谷，地質(zhì)情況復(fù)雜。根據(jù)勘測報告，鄭洛路第十標段其地層自上而下(3)上場的施工機具:吊車、夯錘、自動脫鉤裝置及分別為:輔助施工的推土機、碾壓機。

  (4)夯實過程的記錄和數(shù)據(jù)包括:每個夯擊點的每(1)軟塑一流塑狀耕植土及第四系沖積、淤積低液

  限粘土及淤泥質(zhì)土，軟塑一流塑狀層厚2-4m，承載力擊夯沉量、夯坑深度、開口大小、夯坑體積和填料量場

  地隆起、下沉記錄;每遍夯后場地的夯沉量及填寫料量基本值為80-100kPao

  (2)第四系沖積及坡殘積土，未揭穿，承載力基本記錄;附近建筑物的變形量監(jiān)測;滿夯前根據(jù)設(shè)計基底

  標高，考慮夯沉預(yù)留量并整平場地，使?jié)M夯后接近設(shè)計

  標高。

  值為150-160kPa。依據(jù)該地區(qū)軟弱層厚、粘土土質(zhì)的

  特點，根據(jù)目前中國許多高速公路地基處理后都有不

  (5)對每個夯點的最后一遍夯擊及滿夯，應(yīng)控制最同程度的沉陷，橋頭跳車普遍存在的現(xiàn)象，結(jié)合本區(qū)段

  在大量的開挖石方和砂礫的條件，對軟弱層厚度大于3后2擊的貫入度符合設(shè)計或試驗要求值。

  (6)在飽和軟弱土地基上施工，應(yīng)有一定厚度的砂m、小于6m的路段，設(shè)計時提出在基底滿鋪片石、按正

  方形布點，用15--18t的重錘強夯入軟弱層3-5m置換

  的處理方案。

  礫石、礦渣等粗粒料墊層，以保護吊車的穩(wěn)定。

  (7)注意吊車、夯錘附近人員的安全，為防止飛石

  5.2施工情況

  本標段強夯施工的參數(shù)為:

  傷人，吊車駕駛室應(yīng)加防護網(wǎng)，起錘后，人員應(yīng)在10m

  以外并戴安全帽，嚴禁在吊臂前站立。

  (1)錘徑1.5m;(8)強夯過的場地需要作加固效果的評價，強夯檢

  驗在場地施工完成并經(jīng)過時效后進行。(2)錘重180kN;

  (3)夯錘提升高度6.7m，夯錘落距1119m;4質(zhì)量檢驗

  (4)夯擊能1200kN-m;4.1質(zhì)量檢驗

  強夯施工結(jié)束后間隔一定時間方能對地基加固質(zhì)(5)夯點布置，按等邊三角形基底滿堂布置，夯點

  間距3.5m;量進行檢驗。在夯坑內(nèi)、夯坑外和夯擊區(qū)邊緣，根據(jù)場

  地復(fù)雜程度和建筑物的重要性，確定檢測點數(shù)量。檢驗

  深度應(yīng)不小于設(shè)計處理的深度。

  (6)填料為開山塊石，最大粒徑不小于60cm，無側(cè)

  限抗壓強度不小于15MPa;

  (7)基底滿鋪砂礫層及土工格柵。

  以最后3擊的分擊夯沉量之和不大于20cm，且其中

  質(zhì)量檢驗方法:室內(nèi)試驗(檢測抗剪強度指標、壓

  縮模量或壓縮系數(shù)、孔隙比、重度、含水量等);十字板

  每一分擊夯沉量均不大于10cm為終止夯成孔標準控制試驗;動力觸探試驗(包括標準貫入試驗);靜力觸探試

  驗;旁壓儀試驗;載荷試驗;波速試驗等。擊數(shù)重。每遍間不考慮間歇時間。夯擊數(shù)為:從基底往下

  0-2m以內(nèi)8-10擊，2-4m為6-8擊，4m以下為4-6擊。4.2現(xiàn)場測試

  現(xiàn)場的測試工作是強夯施工中的一個重要組成部5.3質(zhì)量檢測

  根據(jù)武漢力學(xué)巖土工程檢測中心對該段強夯塊石分。測試工作包括地面及深層變形(地面沉降觀測、深

  層沉降觀測和水平位移觀測)、孔隙水壓力、側(cè)向擠壓嫩復(fù)合地基的靜荷載試驗和瑞波利測試，檢測數(shù)據(jù)為:

  塊石墩單墩承載力達到400-417kPa之間;單墩復(fù)合地

  基承載力達到236-265kPa之間，均值為245kPa;對應(yīng)

  力、振動加速度幾個內(nèi)容。在大面積施工之前應(yīng)選擇面

  積不小于400m2的場地進行現(xiàn)場試驗，取得設(shè)計數(shù)據(jù)，

  以確定夯距、夯擊影響范圍、間歇時間以及飽和夯擊能的瑞波利波速在120-160m/s之間，平均值為140m/s,

  強夯置換法處理軟弱地基效果顯著，完全符合設(shè)

  計要求，可作為施工驗收標準。

  等參數(shù)，了解壓力增量沿深度的分布規(guī)律以及施工時

  的振動對現(xiàn)有建筑物的影響等，檢驗、檢查強夯施工過

  收稿日期:2004-12-20程中的各項測試數(shù)據(jù)和施工記錄，不符合設(shè)計要求時

  應(yīng)補夯或采取其他有效措施.