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摘要：强夯法即强力夯实法，又称动力固结法，是指用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结以提高软弱地基承载力的方法。通常利用起吊设备将8～40t 的重锤提升至10～40m 高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。本文主要针对市政道路软土路基处理中强夯法施工技术的应用作了具体探讨，寻求更好、更高效的道路软土路基处理的措施和思路。
关键词：市政；道路；路基处理；强夯法
1 软土路基特点的分析
软土路基即为由软土构成的道路路基，在我国的相关规范中，其就是压缩性高、抗剪强度低、孔隙加大的土层。软土路基中的土层一般有淤泥、淤泥质的土壤、杂填土以及松软土等性质的土壤。软土路基主要具有四方面的特点。
1.1 压缩性高
软土路基中的土壤的空隙较大，并含有较多天然水分，其含水量一般都高于50%，液限指数则处于40%～60%之间，这也就直接导致软土承重性较弱、压缩性较高，不具有固定性和稳定性。
1.2 渗透性差
通常情况下，软土地基的渗透性系数处于i×10-4～l×10-8cm/s 之间，渗透水的能力比较低，特别是在垂直基面上，渗透水的能力非常差。软土路基的这种特点，在公路的施工过程中，难以对软土路基进行排水，使其固结，使得道路施工过程中花费大量的时间来处理路基沉降的问题。
1.3 土体抗剪强度低
软土路基中的软土一般含有很多的有机杂质，导致软土路基的抗剪强度不高。值得注意的是，软土路基的抗剪强度和排水固结条件、软土路基的加荷速度有着直接的关系。
1.4 触变性
软弱土壤在处于原始状态的时候是具有一定的结构强度的，在道路施工的过程中，对软土的原始状态进行一定的扰动之后，软弱土壤的结构强度就为因干扰而降低。尤其是在软弱土受到震动荷载之后，软弱土会出现侧向滑动、侧面挤出以及沉降的情况。
2 强夯法加固路基原理分析
2.1 动力密实原理
动力密实原理主要是用于对粗颗粒、多空隙、非饱和的土体进行强夯加固处理，通过冲击力的作用使土层中的空隙变小，增加土体的强度，进而让土体变得更加密实。在土层地基中，土粒并不都是规则的圆形或者椭圆形，还存在一些片状的颗粒，其可以在强夯技术的重锤作用下产生变形，附近的土粒会产生相应的位移，增加片状土粒的接触面积，增强路基的承载能力。
2.2 动力固结原理
动力固结原理通常被用于对细颗粒的饱和土进行处理。在动力固结原理作用下，巨大的冲击能量在土体中形成强大的应力波，从而破坏原有土地的结构，使原有土体的局部液化，并产生裂缝，这样形成的排水通道，能够将孔隙中渗出的水排出路基，当孔隙水的压力消失后，土体就会固结，土体的密实度和承载能力得到提高。图1 所示即为静力固结和动力固结理论模型对比。
图1 静力固结和动力固结理论模型对比示意图
静力固结理论：①不可压缩的液体；②团结时液体排出所通过的小孔，其孔径不变；③弹簧刚度是常数；④火塞无摩阻力。
动力固结理论：①含少量气泡的可压缩液体；②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的；③弹簧刚度为变数；④活塞有摩阻力。
2.3 动力置换原理
动力置换原理分为两种：①整式置换；②桩式置换，如图2 所示。其中，所谓的整式置换原理指的是通过强夯巨大的力量将碎石的整体挤入软弱土体中，增加土体的密实度和承载能力；所谓桩式置换原理指的是依靠强夯的作用将碎石填入软土中，形成碎石桩和碎石墩，通过墩间土地基和碎石内的摩擦角的复合作用，维持桩体的平衡状态，进而增加土体的稳定性和整体性，提高土体的承载能力。
3 实例分析强夯法在市政道路软土路基施工中的应用
3.1 工程概况
某道路全长1063.71m，双向4 车道，路基总宽度为22m。该道路工程中某路段的路基承载能力和稳定性都相对较差，为了保证路基的稳定性和整体性，对地基采用抛填1m 厚的石块进行处理，对于填土高度超过10m 左右的路基进行分层碾压回填，然后再采用强夯技术进行加固处理。经过强夯加固处理后，显著地提高了路基的稳定性和密实度，避免沉降问题的出现。
3.2 工程设计
根据施工现场的具体状况，工程设计的参数如下：①夯锤的质量为11.5t 左右，夯锤的锤底静压力为20~38kPa，夯锤上具有许多与顶面相同的排气孔，排气孔的孔径为200~250mm；②运用单击夯击能，根据《建筑地基处理技术规范》中的规定，该工程设计的点夯选择750N 夯专能满夯，单击夯击能定为1450kN·m；③根据现场的具体状况，确定夯击的次数，当填土高度大于3m 时，选择9~11 个单点夯击数；当填土高度小于3m 时，选择5~8 个单点夯击数，夯击的遍数使用点夯两遍；④夯点布置，夯点采用间距为4.5m×4.5m 梅花型进行布置；⑤强夯间隔，每次强夯的时间间隔应该超过1 周，根据该工程的具体状况，确定该工程两次强夯的时间间隔为8d。
3.3 强夯技术的施工工艺
3.3.1 施工机械设备
强夯技术的施工机械设备主要包括：铸铁圆台型夯锤，夯锤重11.5t，夯锤底直径为2.15m，提升设备的最大提升高度为19m，配有自动脱钩装置；其他施工机械设备还包括压路机、推土机、自卸汽车、装载机等拉运以及摊平碾压等机械设备。
3.3.2 强夯技术的工艺流程
强夯技术的工艺流程为：①施工场地的清理和平整施工；②测量施工现场的高程，并标出第一遍夯击点的位置；③将起重机固定就位，保证夯锤对准夯击点；④根据现场的状况，确定夯锤高程；⑤把夯锤吊至预定的高度，当夯锤脱钩后自由落下，测量锤顶的高程，如果发生由于坑底倾斜导致锤歪斜状况，应该及时地平整坑底，然后再进行重复夯击；⑥根据设计规定的夯击次数，完成一个夯击点的夯击，并重复步骤③～步骤⑤，完成第一遍夯击；⑦利用推土机将夯击点填平，然后测量现场的高程；⑧在规定的间隔时间内，采用上述的步骤进行第二遍夯击；⑨当所有夯击遍数完成后用振动压路机进行碾压将路基碾压密实。
3.3.3 质量检测
本市政道路工程采用灌砂法进行路基的质量检测。根据灌砂法的原理，按照路基标准密度试验的检测频率，测得强夯后路基土层的密实度比加固处理之前有所提高，并且处理后的路基密实度完全符合市政道路路基压实度的设计需求。
3.3.4 强夯技术加固市政道路路基的注意事项
强夯技术在加固市政道路路基中的应用，应该注意以下几个方面：①在进行强夯施工之前，应该根据施工现场的具体状况，在场地的范围内标出地下管线以及构筑物的位置与标高，然后采取相应的保护措施，防止因为强夯施工对其造成破坏；②在进行强夯施工的过程中，应该指派专门的检测人员负责以下工作；③在开夯之前，应该由检测人员检查夯锤的重量以及落距，保证单夯击的能量都能够符合工程设计的要求；④在进行下一遍夯击之前，应该对夯击点进行放线复核，夯击施工完成后还应该检查夯坑的位置，如果出现漏夯或者偏差的问题，应该及时地采取措施进行补救；⑤在夯击施工的过程中，应该详细记录各项参数以及施工情况；⑥在进行强夯施工的过程中，会产生较大的噪音和振动波，噪音会对周围居民的生活造成影响，而地震波的波长长、振幅强，其沿着地表的传播，会使地面发生前后、左右的抖动，具有很强的破坏性，并且地震波会从波源中心逐渐地相位扩散，但是随着距离的增加影响会逐渐地降低，但是会对震源周边的既有建筑造成严重的影响。因此，在进行强夯施工时，应该建造噪音隔离墙，然后严格地控制强夯的地震加速度，当地震加速度控制在0.1g 以内时，对周围建筑的安全几乎没有危害。
4 结语
综上所述，强夯技术对于土层的加固具有独特的技术优势，利用强夯的冲击可以帮助道路地基排除水分并加速固结，从而提高路基的强度满足市政道路工程的要求。同时，应注意的是强夯施工必须重视施工前的准备与施工中的观测，以此保证技术参数的适应性。
参考文献：
[1] 曾琴琴.强夯法在道路软土路基中的应用[J].民营科技，2011（7）
[2] 安风华.公路地基强夯法处理的施工技术[J].山东交通科技，2013（10）
[3] 李德胜.强夯置换法在高速公路软土地基处理中的应用[J].交通标准化，2014（2）
论文作者:赵雪丽
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/6
标签：路基论文; 土路论文; 密实论文; 土层论文; 原理论文; 动力论文; 强度论文; 《基层建设》2016年7期论文;