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摘要：吹填砂是沿海陆域整治的重要载体。本文结合实际工程，通过现场实验，分析了强夯法对吹填砂路路基的加固效果及一些体会。
关键词：强夯工艺；吹填砂路；路基施工；地基处理
强夯施工工艺进行地基处理具有效果显著、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，因此越来越广泛地被应用于工民建、公路、铁路路基、机场跑道、码头等地基处理工程。
工程概述
某工程为吹砂填海路基，总面积近10万m2。因吹砂时没有按道路施工规范规定进行分层填筑、分层压实。故填砂路堤承载力不能满足路基的要求，而翻工再分层填筑、分层压实非常困难。因此设计单位要求采用强夯法对填砂路堤进行处理。采用强夯加固填砂路堤是基于动力密实的机理，是用冲击型动力荷载，使砂体中的孔隙减少，砂体变得密实，从而提高路基体内的强度。砂土的夯实过程，就是砂土中的气相（空气）和孔隙水被挤出的过程，其夯实变形主要是由于砂土颗粒的相对位移引起。本工程的不同点是利用强夯法对填砂路堤进行夯实。
二、强夯法有关理论参数在施工中的应用
1有效加固深度
有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的主要参数。一般可按下列公式估算有效加固深度：。
式中：H--有效加固深度(m)；M--夯锤重(t)；h--落距(m)；α--系数, 须根据所处理地基土的性质而定, 对软土可取0.5,对黄土可取0.34～0.5。
设计单位要求加固深度为6m，加固后砂堤内的承载力不少于150kpa。根据现有设备，选择锤重M=17.5t, 锤底直径D=2m，落距h=10.3m, α取0.5。则，单击夯击能E=Mh=175×10.3 =1802.5 KN.m。但满夯时（落距h=4.6m），夯击能E=Mh=175×4.6=805 KN.m。这样既符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定,又满足设计要求。
2夯击点的布置与间距
本工程强夯处理范围为，道路最外两侧水沟外边墙之间的范围。夯点是梅花形布置，并分主夯点和副夯点，主夯点沿线路中线布置，副夯点布置在股道之间。具体布置尺寸和夯击顺序如下图一：
3夯击击数与遍数
本工程决定夯击击数的两点依据：①主夯点最后两击平均夯沉量一般不大于5㎝；同时夯坑周围不应发生过大隆起（这是感观的）；②填砂体内的实测承载力大于计算的承载力(这是主要的)。主夯点布置在线路中线上，是将来承受轨道力的主要区域，在试夯区试夯时，主夯点每遍6击，共夯两遍。副夯点则夯一遍6击，满夯为一遍7击。夯坑中心允许偏差0.1D=0.2m，满夯时夯点相互搭接1/4夯锤直径。主夯点经过两遍12击，总沉量达0.8～1.3m（因填砂高度和基底情况不同而差异），副夯点一遍6击后总沉0.7～0.9m。每遍夯击之后，用推土机或铲车把场地重新推平，恢复布点，然后再进行下一遍夯击。满夯后才将路基面按设计标高整平。
4间歇时间
本工程的填砂路堤为渗透性较大的砂性土，路堤顶面标高6～7m，最高潮位4m，孔隙水主要是沙质海岸的水，较丰富，夯完一遍后多数坑底都有孔隙水潜出。但由于线长、面大，对打夯机作业路线进行合理安排，一般数小时后，坑底积水便消散，随之可以安排第二遍夯击。
填砂路堤体内应力计算及对应点的实测承载力
按《路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）第4.14.7条规定：“强夯加固地基的承载力应符合设计要求，检验深度不小于设计深度，……”为此，我们在试夯区钻了数个孔，并作标贯试验，现以DK2+720（1#）钻孔（地质情况：第一层填砂厚6.3m，第二层淤泥质粉土厚2.8m。）为例，检验填砂路堤体内计算应力及强夯后的实测承载力。
计算图式及条件
为计算简化并具有代表性,计算图式如图二，路堤顶宽2b=6m，边坡1:m=1:1.5，α= arctg1.5=0.983弧度，h= b/m=3/1.5 =2m，在现场试夯后取样测定的填砂的容重γ=19.1KN/m3≈19KN/m3，淤 泥质粉土容重γ=20.8KN/m3，线路拟按次重型，路基为渗水土路基，查道路工程《路基》设计技术手册表1-4得列车活载和轨道静重组成的换算土柱荷载p=182.59KN/m(近似值)。故连续集中荷载p0=p-γhb=182.59-19×2×3=68.59 KN/m。
2、以下分别计算路堤体内中轴线上各标贯点的计算应力
计算式:z为虚拟三角形顶点至计算点的距离。当计算中軸线上的点应力时，x=0，故 或者
（1）标贯位置为1.5～1.8m时，计算深度取3.65m。
＇=
бZ3.65″=-γz ＝-19×3.65=-69.35kpa
则计算承载力бZ=-13.01-69.35=-82.36kpa
（2）标贯位置为2.3～2.6m时，计算深度取4.45m。
＇=
бZ4.45″=-γz ＝-19×4.45=-84.55kpa
бZ=-10.67-84.55=-95.22kpa
（3）标贯位置为3.8～4.1m时，计算深度取5.95m。
＇=
бZ5.95″=-γz ＝-19×5.95=-113.05kpa
бZ=-7.98-113.05=-121.03kpa
（4）标贯位置为4.6～4.9m时，计算深度取6.75m。
＇=
бZ6.75″=-γz ＝-19×6.75=-128.25kpa
бZ=-7.03-128.25=-135.28kpa
（5）标贯位置为5.5～6.8m时，计算深度取7.65m。
＇=
″=-γz ＝-19×7.65=-145.35kpa
бZ=-6.21-145.35=-151.56kpa
（6）标贯位置为6.3～6.6m时，计算深度取8.45m
＇=
因标贯已经进入淤泥质粉土层0.15m(γ=20.8KN/m3)，所
бZ8.45″=-γz ＝-19×8.3-20.8×0.15=-160.82kpa
бZ=-5.62-160.82=-166.44kpa
计算承载力与实测承载力对照表
现将以上计算的承载力与N63.5重型动力触探仪标贯所测得的承载力对比，如下表：
标贯
位置
（m） N63.5击数（击/30cm） 探杆长度（m） 杆长修正系数 修正后击数（击/30cm） 实测承载力基本值（kpa） 计算承载力（kpa） 备注
1.5~1.8 14 2.15 1 14 240 82.36 满足要求
2.3~2.6 20 4.15 0.97 19.4 276.4 95.22 满足要求
3.8~4.1 18 6.15 0.917 16.51 259.1 121.03 满足要求
4.6~4.9 19 6.15 0.917 17.42 264.5 135.28 满足要求
5.5~5.8 12 6.15 0.917 11 210 151.56 满足要求
6.3~6.6 8 8.15 0.877 7.02 169.4 166.44 满足要求
说明：（1）实测承载力基本值是根据《动力触探技术规定》（TBJ18-87）及相关规范进行杆长修正后，查《工程地质手册》表3-2-21和表3-2-36（砂土标贯试验锤击数与地基承载力的关系）计算而得；（2）标贯位置在6.3～6.6m时,已进入淤泥质粉土，计算实测承载力时是参考《工程地质手册》表3-2-37中铁道部第三勘测设计院粉土的回归式fk=72+9.4N1.2近似计算的。
计算结果初步分析
通过对试夯区试夯后取得的数据说明：实测的路基承载力均大于计算的路基承载力，证明我们上述所选取强夯法施工的有关参数是合理的，能满足吹填砂路基加固处理的设计要求。因此推广至大面积的强夯施工。大面积强夯后，我们按《道路路基工程施工质量验收标准》第4.14.7条规定进行检验，在0.5～6.0m深度范围内，实测承载力一般在149～500kpa之间，满足设计要求。但在基面下0.5m左右，因基床表层侧限力不大，以及人和机具设备等在其上施工扰动，承载力均小于150kpa，由此可以预知道路通车后，道床下部的石碴势必有部分压陷入路基的基床内。但通过线路通车前的机车压道试验后，该基床表层便被压实并趋于稳定，不影响路基结构的承载力。
结束语
总之，相对于其它地基处理方法，强夯法具有设备简单，施工方便，施工期短、不添加特殊材料，经济效益显著，适用于处理多种土质不同情况的工程，相信在今后的工程建设中会得到更广泛的应用。本工程通过场地强夯，加速了上部吹填土地基固结，减少了工程建设周期，确保了土建工程的顺利进行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：强夯工艺；吹填砂路；路基施工；地基处理
强夯施工工艺进行地基处理具有效果显著、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，因此越来越广泛地被应用于工民建、公路、铁路路基、机场跑道、码头等地基处理工程。
工程概述
某工程为吹砂填海路基，总面积近10万m2。因吹砂时没有按道路施工规范规定进行分层填筑、分层压实。故填砂路堤承载力不能满足路基的要求，而翻工再分层填筑、分层压实非常困难。因此设计单位要求采用强夯法对填砂路堤进行处理。采用强夯加固填砂路堤是基于动力密实的机理，是用冲击型动力荷载，使砂体中的孔隙减少，砂体变得密实，从而提高路基体内的强度。砂土的夯实过程，就是砂土中的气相（空气）和孔隙水被挤出的过程，其夯实变形主要是由于砂土颗粒的相对位移引起。本工程的不同点是利用强夯法对填砂路堤进行夯实。
二、强夯法有关理论参数在施工中的应用
1有效加固深度
有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的主要参数。一般可按下列公式估算有效加固深度：。
式中：H--有效加固深度(m)；M--夯锤重(t)；h--落距(m)；α--系数, 须根据所处理地基土的性质而定, 对软土可取0.5,对黄土可取0.34～0.5。
设计单位要求加固深度为6m，加固后砂堤内的承载力不少于150kpa。根据现有设备，选择锤重M=17.5t, 锤底直径D=2m，落距h=10.3m, α取0.5。则，单击夯击能E=Mh=175×10.3 =1802.5 KN.m。但满夯时（落距h=4.6m），夯击能E=Mh=175×4.6=805 KN.m。这样既符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定,又满足设计要求。
2夯击点的布置与间距
本工程强夯处理范围为，道路最外两侧水沟外边墙之间的范围。夯点是梅花形布置，并分主夯点和副夯点，主夯点沿线路中线布置，副夯点布置在股道之间。具体布置尺寸和夯击顺序如下图一：
3夯击击数与遍数
本工程决定夯击击数的两点依据：①主夯点最后两击平均夯沉量一般不大于5㎝；同时夯坑周围不应发生过大隆起（这是感观的）；②填砂体内的实测承载力大于计算的承载力(这是主要的)。主夯点布置在线路中线上，是将来承受轨道力的主要区域，在试夯区试夯时，主夯点每遍6击，共夯两遍。副夯点则夯一遍6击，满夯为一遍7击。夯坑中心允许偏差0.1D=0.2m，满夯时夯点相互搭接1/4夯锤直径。主夯点经过两遍12击，总沉量达0.8～1.3m（因填砂高度和基底情况不同而差异），副夯点一遍6击后总沉0.7～0.9m。每遍夯击之后，用推土机或铲车把场地重新推平，恢复布点，然后再进行下一遍夯击。满夯后才将路基面按设计标高整平。
4间歇时间
本工程的填砂路堤为渗透性较大的砂性土，路堤顶面标高6～7m，最高潮位4m，孔隙水主要是沙质海岸的水，较丰富，夯完一遍后多数坑底都有孔隙水潜出。但由于线长、面大，对打夯机作业路线进行合理安排，一般数小时后，坑底积水便消散，随之可以安排第二遍夯击。
填砂路堤体内应力计算及对应点的实测承载力
按《路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）第4.14.7条规定：“强夯加固地基的承载力应符合设计要求，检验深度不小于设计深度，……”为此，我们在试夯区钻了数个孔，并作标贯试验，现以DK2+720（1#）钻孔（地质情况：第一层填砂厚6.3m，第二层淤泥质粉土厚2.8m。）为例，检验填砂路堤体内计算应力及强夯后的实测承载力。
计算图式及条件
为计算简化并具有代表性,计算图式如图二，路堤顶宽2b=6m，边坡1:m=1:1.5，α= arctg1.5=0.983弧度，h= b/m=3/1.5 =2m，在现场试夯后取样测定的填砂的容重γ=19.1KN/m3≈19KN/m3，淤 泥质粉土容重γ=20.8KN/m3，线路拟按次重型，路基为渗水土路基，查道路工程《路基》设计技术手册表1-4得列车活载和轨道静重组成的换算土柱荷载p=182.59KN/m(近似值)。故连续集中荷载p0=p-γhb=182.59-19×2×3=68.59 KN/m。
2、以下分别计算路堤体内中轴线上各标贯点的计算应力
计算式:z为虚拟三角形顶点至计算点的距离。当计算中軸线上的点应力时，x=0，故 或者
（1）标贯位置为1.5～1.8m时，计算深度取3.65m。
＇=
бZ3.65″=-γz ＝-19×3.65=-69.35kpa
则计算承载力бZ=-13.01-69.35=-82.36kpa
（2）标贯位置为2.3～2.6m时，计算深度取4.45m。
＇=
бZ4.45″=-γz ＝-19×4.45=-84.55kpa
бZ=-10.67-84.55=-95.22kpa
（3）标贯位置为3.8～4.1m时，计算深度取5.95m。
＇=
бZ5.95″=-γz ＝-19×5.95=-113.05kpa
бZ=-7.98-113.05=-121.03kpa
（4）标贯位置为4.6～4.9m时，计算深度取6.75m。
＇=
бZ6.75″=-γz ＝-19×6.75=-128.25kpa
бZ=-7.03-128.25=-135.28kpa
（5）标贯位置为5.5～6.8m时，计算深度取7.65m。
＇=
″=-γz ＝-19×7.65=-145.35kpa
бZ=-6.21-145.35=-151.56kpa
（6）标贯位置为6.3～6.6m时，计算深度取8.45m
＇=
因标贯已经进入淤泥质粉土层0.15m(γ=20.8KN/m3)，所
бZ8.45″=-γz ＝-19×8.3-20.8×0.15=-160.82kpa
бZ=-5.62-160.82=-166.44kpa
计算承载力与实测承载力对照表
现将以上计算的承载力与N63.5重型动力触探仪标贯所测得的承载力对比，如下表：
标贯
位置
（m） N63.5击数（击/30cm） 探杆长度（m） 杆长修正系数 修正后击数（击/30cm） 实测承载力基本值（kpa） 计算承载力（kpa） 备注
1.5~1.8 14 2.15 1 14 240 82.36 满足要求
2.3~2.6 20 4.15 0.97 19.4 276.4 95.22 满足要求
3.8~4.1 18 6.15 0.917 16.51 259.1 121.03 满足要求
4.6~4.9 19 6.15 0.917 17.42 264.5 135.28 满足要求
5.5~5.8 12 6.15 0.917 11 210 151.56 满足要求
6.3~6.6 8 8.15 0.877 7.02 169.4 166.44 满足要求
说明：（1）实测承载力基本值是根据《动力触探技术规定》（TBJ18-87）及相关规范进行杆长修正后，查《工程地质手册》表3-2-21和表3-2-36（砂土标贯试验锤击数与地基承载力的关系）计算而得；（2）标贯位置在6.3～6.6m时,已进入淤泥质粉土，计算实测承载力时是参考《工程地质手册》表3-2-37中铁道部第三勘测设计院粉土的回归式fk=72+9.4N1.2近似计算的。
计算结果初步分析
通过对试夯区试夯后取得的数据说明：实测的路基承载力均大于计算的路基承载力，证明我们上述所选取强夯法施工的有关参数是合理的，能满足吹填砂路基加固处理的设计要求。因此推广至大面积的强夯施工。大面积强夯后，我们按《道路路基工程施工质量验收标准》第4.14.7条规定进行检验，在0.5～6.0m深度范围内，实测承载力一般在149～500kpa之间，满足设计要求。但在基面下0.5m左右，因基床表层侧限力不大，以及人和机具设备等在其上施工扰动，承载力均小于150kpa，由此可以预知道路通车后，道床下部的石碴势必有部分压陷入路基的基床内。但通过线路通车前的机车压道试验后，该基床表层便被压实并趋于稳定，不影响路基结构的承载力。
结束语
总之，相对于其它地基处理方法，强夯法具有设备简单，施工方便，施工期短、不添加特殊材料，经济效益显著，适用于处理多种土质不同情况的工程，相信在今后的工程建设中会得到更广泛的应用。本工程通过场地强夯，加速了上部吹填土地基固结，减少了工程建设周期，确保了土建工程的顺利进行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。