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中广核工程有限公司 广东江门 529228
摘要：根据工程地质条件和工程实际，采用强夯法对北线道路二标段抛石填筑路基进行处理，设备简单，施工方便，经济易行。通过路基荷载试验、钻芯检测和沉降观测，结果证实，强夯法处理该路基后，道路承载力及沉降控制达到设计要求，处理效果良好。
关键词：道路；强夯法；动力固结；路基
1、前言
强夯法是一种动力固结方法，是将重的夯锤提升到一个设定的高度让其自由落下，对地基产生冲击和振动作用，使地基土的强度提高，压缩性减小。强夯法设备简单，适用范围广泛，可用于填土、失陷性黄土、粘土、砂砾、碎石等各种土质，具有速度快、效果显著和节省投资等优点，是一种比较理想的地基处理方式。
2、强夯法加固机理
采用强夯法加固土体，对于非饱和土是基于动力压密的概念，即用冲击型动力荷载，使土体中的空隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度。对于饱和土，在巨大夯击能的作用下，土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结，由于软土的触变性，强度得到提高。此外处理饱和土中，往往在其上抛填土石后再强夯，这样处理的类似于采用振冲法等形成的碎石桩复合地基。
3、强夯法在北线道路二标段抛石填筑路基中的应用
3.1工程概况
北线道路工程Ⅱ标段（K2+500～K7+300）除了部分路基落于沙滩和露岩的滩涂外，其余路基均落在海滩上，海滩表层覆盖层为1～6米深的淤泥或淤泥质软土，且位于常水位以下，下卧层为全分化至中分化的花岗岩基层。设计上采用了抛填块石加强夯处理的路基处理方式，处理的目的是：消除或减少地基的沉降与不均匀沉降，使路基达到稳定、密实、均匀，并满足路基承载力特征值≥150kPa。
3.2试夯区强夯技术参数的确认
3.2.1试夯区的选择
K2+500～K2+530区域在试夯前已完成抛填块石，抛填后标高为2.5米，抛填后已历时一个月，沉降已初步稳定，选择该区域进行试夯，并将试夯区域分为两块，K2+500～K2+530右幅为试夯I区，K2+500～K2+530左幅为试夯Ⅱ区，通过比选找出切合场地地质条件的强夯施工参数。
3.2.2试夯I区施工参数及施工工艺
试夯I区点夯施工参数为：（1）单击夯击能：2000kN·m及3000kN·m；（2）夯点间距：5m×5m正三角形；（3）击数：2000kN·m点夯5击，3000kN·m点夯施工至收锤标准；（4）收锤标准：①3000kN·m最后两击平均夯沉量≤80mm。②夯坑周围地面不应发生过大隆起。
试夯I区满夯施工参数为：（1）单击夯击能：1000kN·m；（2）夯点搭接面积30%；（3）击数：1击。
试夯I区点夯及满夯的的平面布置图：
3.2.3试夯Ⅱ区施工参数及施工工艺
试夯Ⅱ区点夯施工参数为：（1）单击夯击能：3000kN·m；（2）夯点间距：5m×5m正三角形；（3）击数：点夯施工至收锤标准；（4）收锤标准：①最后两击平均夯沉量≤80mm；②夯坑周围地面不应发生过大隆起。
试夯Ⅱ区满夯施工参数为：（1）单击夯击能：1000kN·m；（2）夯点搭接面积30%；（3）击数：1击。
试夯Ⅱ区点夯及满夯的的平面布置图：
3.2.4试夯I区及Ⅱ区施工情况对比
试夯I区 试夯Ⅱ区
第一遍（点夯） 夯点数量 24 21
能级 2000kN·m 3000kN·m
3000kN·m
击数 5击 9～11击
7～9击
夯坑深度 0.38～0.70m 0.92～1.44m
0.98～1.43m
夯坑口部直径 3.0m 3.0m
第二遍（满夯） 能级 1000kN·m 1000kN·m
击数 1击 1击
夯点间距 搭接30%锤径 搭接30%锤径
面积 623 m2 623 m2
3.2.5试夯质量检测
强夯施工后，分别对试夯区进行了平板载荷试验检测，载荷板面积为1m×1m，通过检测，试夯I区及试夯II区路基经强夯处理后承载力均大于150KPa。
3.2.6试夯分析
试夯I区共计24个点夯夯点，试夯试夯Ⅱ区共计21个点夯夯点，通过统计每个夯点的夯沉量与达到收锤要求的夯击次数的关系曲线，试夯I区夯击次数为2000kN·m 5击，3000kN·m 7～9击，试夯Ⅱ区夯击次数为9～11击。试夯I区与试夯Ⅱ区各夯点的夯击次数与夯沉量的关系曲线如下图，试夯I区对应左图，试夯Ⅱ区对应右图。
经对比分析，试夯I区及试夯Ⅱ区夯点布置间距合理，施工技术参数及施工工艺合理，夯后承载力及有效加固深度满足设计要求，关于有效加固深度，后期通过7个钻孔得到证实。但由于试夯I区点夯先采取2000 kN·m能级夯击5击后推平夯坑，重新布点之后采取3000 kN·m能级施工，能量浪费，且导致中间增加改变夯能及推平夯坑工序，增加了施工难度、施工时间及施工成本，若直接采用试夯Ⅱ区的参数，采取3000 kN·m能级施工，整个场地一个夯击能量，易于夯点的布置，不会产生漏锤，加快了施工进度，且处理效果理想。
3.3强夯施工参数的选择
北线道路抛填块石路基强夯处理技术参数选取试夯Ⅱ区技术参数，强夯分两遍施工，第一遍点夯至收锤标准，场地推平后，进行第二遍满夯施工，最后场地推平，进行填石路基的施工。强夯时，当发生夯坑过深（大于1m）或周边隆起过大而没有达到收锤标准时，对夯坑回填碎石土，继续夯击直至满足收锤标准。
3.4强夯质量检测及沉降观测结果
全标段强夯施工结束后，采取两种方式结合的质量检测，其一是采用平板荷载试验，按照3000m2/点检测地基承载力，载荷板面积取1m×1m，经检测处理后路基承载力特征值均大于150kpa。其二是强夯完成后，全线布置7个钻孔检测夯后土层分布并判定强夯加固有效深度，钻孔的结果显示，原1-6米厚的淤泥及淤泥质软土，经抛填块石及强夯处理后，变成了厚度为1.5米以下的淤泥质粘土，其中大部分路段淤泥质粘土厚度小于1.0米，检测强夯有效加固深度及承载力满足设计要求。
路基填筑完成三个月后，连续进行了两个月的沉降观测，两个月内累计沉降量最大1.80mm，最小1.10mm，累计水平位移最大3.68mm，最小1.09mm，均小于设计要求的“路堤中心沉降量每月不超过5mm，水平位移每月不超过10mm”稳定要求。
4、结论
在面对软土地基的施工中，采用抛填块石至一定标高工作面，再采用强夯法对软土地基进行处理可消除路基土的液化，可提高路基承载力，加固效果显著，是一种行之有效的路基处理方法。强夯法对填料粒径没有严格的限制要求，骨料粒径可达到50厘米以上，此外强夯法施工可以加快工程整体的施工进度，大幅缩短施工工期，能够带来巨大的工程效益。当然强夯法施工也有其不足之处，比如有效处理深度，一般而言超过10米时，使用该法就会收到限制，另外强夯的自身设备较为笨重，对于复杂地形，施工机械难以进场。因此选择强夯法施工时，要综合分析，既做到技术合理，又做到经济适用。
参考文献：
[1] 徐至钧，张亦农，强夯和强夯置换法加固地基，北京：机械工业出版社，2004
[2] 李彰明，软土地基加固的理论、设计与施工，北京：中国电力出版社，2006
[3] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范
[4] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范
[5] 李彰明，赏锦国，胡新丽，不均匀厚填土地基动力固结法处理工程实践，建筑技术开发，2003.30（1）48-49
摘要：根据工程地质条件和工程实际，采用强夯法对北线道路二标段抛石填筑路基进行处理，设备简单，施工方便，经济易行。通过路基荷载试验、钻芯检测和沉降观测，结果证实，强夯法处理该路基后，道路承载力及沉降控制达到设计要求，处理效果良好。
关键词：道路；强夯法；动力固结；路基
1、前言
强夯法是一种动力固结方法，是将重的夯锤提升到一个设定的高度让其自由落下，对地基产生冲击和振动作用，使地基土的强度提高，压缩性减小。强夯法设备简单，适用范围广泛，可用于填土、失陷性黄土、粘土、砂砾、碎石等各种土质，具有速度快、效果显著和节省投资等优点，是一种比较理想的地基处理方式。
2、强夯法加固机理
采用强夯法加固土体，对于非饱和土是基于动力压密的概念，即用冲击型动力荷载，使土体中的空隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度。对于饱和土，在巨大夯击能的作用下，土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结，由于软土的触变性，强度得到提高。此外处理饱和土中，往往在其上抛填土石后再强夯，这样处理的类似于采用振冲法等形成的碎石桩复合地基。
3、强夯法在北线道路二标段抛石填筑路基中的应用
3.1工程概况
北线道路工程Ⅱ标段（K2+500～K7+300）除了部分路基落于沙滩和露岩的滩涂外，其余路基均落在海滩上，海滩表层覆盖层为1～6米深的淤泥或淤泥质软土，且位于常水位以下，下卧层为全分化至中分化的花岗岩基层。设计上采用了抛填块石加强夯处理的路基处理方式，处理的目的是：消除或减少地基的沉降与不均匀沉降，使路基达到稳定、密实、均匀，并满足路基承载力特征值≥150kPa。
3.2试夯区强夯技术参数的确认
3.2.1试夯区的选择
K2+500～K2+530区域在试夯前已完成抛填块石，抛填后标高为2.5米，抛填后已历时一个月，沉降已初步稳定，选择该区域进行试夯，并将试夯区域分为两块，K2+500～K2+530右幅为试夯I区，K2+500～K2+530左幅为试夯Ⅱ区，通过比选找出切合场地地质条件的强夯施工参数。
3.2.2试夯I区施工参数及施工工艺
试夯I区点夯施工参数为：（1）单击夯击能：2000kN·m及3000kN·m；（2）夯点间距：5m×5m正三角形；（3）击数：2000kN·m点夯5击，3000kN·m点夯施工至收锤标准；（4）收锤标准：①3000kN·m最后两击平均夯沉量≤80mm。②夯坑周围地面不应发生过大隆起。
试夯I区满夯施工参数为：（1）单击夯击能：1000kN·m；（2）夯点搭接面积30%；（3）击数：1击。
试夯I区点夯及满夯的的平面布置图：
3.2.3试夯Ⅱ区施工参数及施工工艺
试夯Ⅱ区点夯施工参数为：（1）单击夯击能：3000kN·m；（2）夯点间距：5m×5m正三角形；（3）击数：点夯施工至收锤标准；（4）收锤标准：①最后两击平均夯沉量≤80mm；②夯坑周围地面不应发生过大隆起。
试夯Ⅱ区满夯施工参数为：（1）单击夯击能：1000kN·m；（2）夯点搭接面积30%；（3）击数：1击。
试夯Ⅱ区点夯及满夯的的平面布置图：
3.2.4试夯I区及Ⅱ区施工情况对比
试夯I区 试夯Ⅱ区
第一遍（点夯） 夯点数量 24 21
能级 2000kN·m 3000kN·m
3000kN·m
击数 5击 9～11击
7～9击
夯坑深度 0.38～0.70m 0.92～1.44m
0.98～1.43m
夯坑口部直径 3.0m 3.0m
第二遍（满夯） 能级 1000kN·m 1000kN·m
击数 1击 1击
夯点间距 搭接30%锤径 搭接30%锤径
面积 623 m2 623 m2
3.2.5试夯质量检测
强夯施工后，分别对试夯区进行了平板载荷试验检测，载荷板面积为1m×1m，通过检测，试夯I区及试夯II区路基经强夯处理后承载力均大于150KPa。
3.2.6试夯分析
试夯I区共计24个点夯夯点，试夯试夯Ⅱ区共计21个点夯夯点，通过统计每个夯点的夯沉量与达到收锤要求的夯击次数的关系曲线，试夯I区夯击次数为2000kN·m 5击，3000kN·m 7～9击，试夯Ⅱ区夯击次数为9～11击。试夯I区与试夯Ⅱ区各夯点的夯击次数与夯沉量的关系曲线如下图，试夯I区对应左图，试夯Ⅱ区对应右图。
经对比分析，试夯I区及试夯Ⅱ区夯点布置间距合理，施工技术参数及施工工艺合理，夯后承载力及有效加固深度满足设计要求，关于有效加固深度，后期通过7个钻孔得到证实。但由于试夯I区点夯先采取2000 kN·m能级夯击5击后推平夯坑，重新布点之后采取3000 kN·m能级施工，能量浪费，且导致中间增加改变夯能及推平夯坑工序，增加了施工难度、施工时间及施工成本，若直接采用试夯Ⅱ区的参数，采取3000 kN·m能级施工，整个场地一个夯击能量，易于夯点的布置，不会产生漏锤，加快了施工进度，且处理效果理想。
3.3强夯施工参数的选择
北线道路抛填块石路基强夯处理技术参数选取试夯Ⅱ区技术参数，强夯分两遍施工，第一遍点夯至收锤标准，场地推平后，进行第二遍满夯施工，最后场地推平，进行填石路基的施工。强夯时，当发生夯坑过深（大于1m）或周边隆起过大而没有达到收锤标准时，对夯坑回填碎石土，继续夯击直至满足收锤标准。
3.4强夯质量检测及沉降观测结果
全标段强夯施工结束后，采取两种方式结合的质量检测，其一是采用平板荷载试验，按照3000m2/点检测地基承载力，载荷板面积取1m×1m，经检测处理后路基承载力特征值均大于150kpa。其二是强夯完成后，全线布置7个钻孔检测夯后土层分布并判定强夯加固有效深度，钻孔的结果显示，原1-6米厚的淤泥及淤泥质软土，经抛填块石及强夯处理后，变成了厚度为1.5米以下的淤泥质粘土，其中大部分路段淤泥质粘土厚度小于1.0米，检测强夯有效加固深度及承载力满足设计要求。
路基填筑完成三个月后，连续进行了两个月的沉降观测，两个月内累计沉降量最大1.80mm，最小1.10mm，累计水平位移最大3.68mm，最小1.09mm，均小于设计要求的“路堤中心沉降量每月不超过5mm，水平位移每月不超过10mm”稳定要求。
4、结论
在面对软土地基的施工中，采用抛填块石至一定标高工作面，再采用强夯法对软土地基进行处理可消除路基土的液化，可提高路基承载力，加固效果显著，是一种行之有效的路基处理方法。强夯法对填料粒径没有严格的限制要求，骨料粒径可达到50厘米以上，此外强夯法施工可以加快工程整体的施工进度，大幅缩短施工工期，能够带来巨大的工程效益。当然强夯法施工也有其不足之处，比如有效处理深度，一般而言超过10米时，使用该法就会收到限制，另外强夯的自身设备较为笨重，对于复杂地形，施工机械难以进场。因此选择强夯法施工时，要综合分析，既做到技术合理，又做到经济适用。
参考文献：
[1] 徐至钧，张亦农，强夯和强夯置换法加固地基，北京：机械工业出版社，2004
[2] 李彰明，软土地基加固的理论、设计与施工，北京：中国电力出版社，2006
[3] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范
[4] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范
[5] 李彰明，赏锦国，胡新丽，不均匀厚填土地基动力固结法处理工程实践，建筑技术开发，2003.30（1）48-49