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摘要：本文综述了强夯法处理软土地基的机理、设计参数及施工工艺，介绍了采用强夯法加固道路填土地基的施工实践，为滨海地区市政道路建设提供了成功的范例。研究表明，在滨海地区道路填方路基处理中，强夯法是一种快捷、经济、实用的施工方法。
关键词：强夯法 设计参数 施工工艺
0 引言
强夯法是60年代末、70年代初首先在法国发展起来的，国外称之为动力固结法，以别于静力固结法。它一般是通过8~30t的垂锤采用8~20m的落距（最高可达40m），对加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性的目的。
1 强夯法加固机理
对强夯法加固地基的机理认识，首先应分宏观和微观机理。宏观机理从加固区土所受冲击力、应力波的传播、土的强度对土加密的影响作出解释；微观机理，则对冲击力作用下土的微观结构的变化，如土颗粒的重新排列、连接作出解释。宏观机理是外部表现，微观机理是内部依据。其次，应对饱和土和非饱和土加以区别。
2 强夯参数的确定
2.1 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，又反映了处理效果。有效加固深度公式为：
（1）
式中：H——有效加固深度，m；
M——夯锤重，kN；
h——落距，m。
国内经验公式：H=h+2D
H——有效加固深度，m；
h——落距，m；
D——夯锤直径，m。
2.2 单击夯击能 单击夯击能等于锤重×落距。
一般根据需加固土层的厚度，由修正的梅纳公式确定所需的单击夯击能，然后选用吊机，再选择锤重和落距。
（2）
式中：H——有效加固深度，m；
M——夯锤重，kN；
h——落距，m；
α——修正系数，值为0.5~1.0。
2.3 最佳夯击能 从理论上讲，在最佳夯击能作用下，地基土中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，这样的夯击能称最佳夯击能。在黏性土中，由于孔隙水压力消散较慢，当夯击能逐渐增大时，孔隙水压力相应叠加，因此可根据孔隙水压力增加值来确定最佳夯击能。在砂性土中，孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此孔隙水压力不能随夯击能增加而叠加，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系来确定最佳夯击能。
2.4 夯击遍数 夯击遍数应根据地基土的性质确定。地基土渗透系数低，含水量高，需分3~4遍夯击，反之可分两遍夯击。最后再以低能量“搭夯”一遍，其目的是将松动的表层土夯实。
2.5 间歇时间 所谓间歇时间，是指相邻夯击两遍之间的时间间隔。Menard指出，一旦孔隙水压力消散，即可以进行新的夯击作业。根据土质情况，Menard建议间歇时间为1~6周。通过试验发现，对于软粘土，孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间，当两遍的总夯击能越大，则孔隙水压力消散时间越长，因此，其间歇时间不能少于4周。我国《港口工程技术规范》提出，对透水性差的土，两遍之间的间歇时间为1~4周。对于砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间，消散只有3~4分钟。因此，对于渗透性大的砂性土，其间歇时间很短，即可以连续夯击。
2.6 夯点布置和夯点间距 为了使夯后地基比较均匀，对于较大面积的强夯处理，夯击点一般可按等边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。由于基础的扩散作用，强夯处理范围应大于基础范围，其具体放大范围，可根据构筑物类型的重要性因素考虑确定。
夯点间距可根据所要求加固的地基土的性质和要求处理的深度而定。当土质差、软土层厚时，应适当增大夯点间距。当软土层较薄时而又有砂类土夹层或土夹石填土等时，可适当减小夯距。夯距太小，相邻夯点的加固效应在浅处叠加而形成硬层，影响夯击能向深部传递。当地基土为黏性土时，一般在夯坑周围会产生辐射向裂隙，这些裂隙是动力固结的主要因素。当夯间距太小时，会使已产生的裂隙又重新闭合。夯距通常为5~9m，同时下一遍夯点往往布置在上一遍夯点的中间，彼此重叠搭接进行夯击，以确保地表土的均匀性和较高的密实度。
3 工程实例
随着滨海地区城市建设的发展，很多临海的工业园区相继创立，这些大型工程都面临着高填方路基加固问题。由于回填土石方数量巨大，回填料来源较多，如开山土、建筑弃土等，成份复杂，级配极不均匀，甚至含有大直径块石，加之受潮水水位影响，工期紧迫，采用常规的处理方法如分层碾压密实，既不经济，也难以满足工期要求，甚至难以实现。因此，寻求一种经济合理、施工方便、效果显著的高填方路基加固方法，对工程建设具有重大的实用价值。
本文以营口市经济技术开发区沙河大街道路工程为例，对强夯法在工程中的应用进行论述，对有关的问题进行分析，希望为类似的工程提供参考。
3.1 试夯设计
3.1.1 确定有效加固深度及单位夯击能 根据初步现场勘查，该工程桩号K1+700～K2+500、K2+900～K3+464.08段道路在现状沙河河道范围内，地表层为松散状中砂。该段路基需进行强夯处理，根据本工程的特点，强夯加固深度除满足道路工程需要外，在非填方路段还必须满足管道基础的承载力要求。
夯击能为1500KN.m
锤重 点夯锤重15t 满夯锤重10t
落距 点夯10m 满夯10m
点距 按6.0m间距呈正方形布点
停夯标准 最后两击平均沉夯量不大于50mm
满夯点距 锤印搭接（1/4）d
夯击遍数 点夯两遍，满夯一遍
3.1.2 强夯前先放出道路界线，夯点布设依以下几点为原则：①强夯范围为两侧坡角线外3.0m；②保证已有建筑物安全距离；③最后两击平均沉夯量不大于5cm；④夯坑周围地面不应发生较大的隆起，控制为小于等于10cm；⑤不因夯坑过深而发生起锤困难。
夯击遍数应根据地基土的性质确定，采用3遍。前两遍为点夯，最后一遍为低能量满夯，锤印相接。夯点布置成梅花形，按6.0m间距呈正方形布点。
3.1.3 夯击遍数的时间间隔 两遍点夯击之间应有一定的时间间隔，间歇时间为1～2周。
3.1.4 强夯主要机具设备的要求 强夯加固效果在夯击能相同的条件下与夯锤的底面尺寸密切相关，夯锤底面积小，强夯效果约好。但是如果锤底面积过小，可能楔入土中造成破坏。因此《建筑地基处理技术规范》建议，锤底静压力宜控制为25～40KPa。因此夯锤的选择要根据施工机械的起吊能力和起吊高度配备，采用铸铁夯锤可在不加大起吊重量和起吊高度的的条件下，提高夯击效果和加固深度，因此建议最好采用铸铁夯锤。在条件所限的情况下，可在钢壳内填充砼制成。
夯锤重采用10t、15t。其底面形式采用圆形。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm。
4 结语
强夯法具有施工机具简单、加固效果直观，加固材料取材方便，工期进度易于保证等优点。该工程采用强夯法加固地基完全达到了预期的工程要求：①地基承载力标准值显著提高；②通过预算价格进行对比，采用此方法来处理地基比其他的加固形式可以大大降低造价。
参考文献：
[1]河海大学、江苏宁沪高速公路股份有限公司.交通土建软土地基工程手册[S].北京.人民交通出版社.2001.
[2]周世良，胡晓，王多垠.强夯法在护岸工程高填方路基处理中的应用[R].重庆.重庆交通学院.2004.
[3]营口市经济技术开发区沙河大街北延段道路排水工程施工图设计文件.大连.2007.
