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【摘 要】 柞（水）小（河）高速公路隧道弃渣的处置案例，对强夯法的设计、施工和质量检测方法进行阐述，重点分析了试夯过程，并通过检测数据进行验证和评价，对强夯法处理填筑路基碎石土的设计和应用展开讨论。
【关键词】 强夯法；高速公路；隧道弃渣；碎石土；软粘性；检测
柞（水）小（河）高速公路在LK104+310.5～LK104+510及RK104+324.4～RK104+570段，路床填方高度处于8～10米之间，经过比对采用隧道开凿的弃渣土来填筑该段路基。经对现有的资料进行综合分析，该弃渣经过挖装运及推平碾压机械作用后，其组成中有45～65%为碎石土及55～35%的软粘土，为使弃渣土填筑的路堤沉降量满足设计要求，决定对上述路段的填料自基底起每正常压实填高4.0m进行一次强夯处理。
1 强夯法概述
强夯法主要适用于处理碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等堤基。不同的堤基土在强夯作用下均会出现3种加固特征：（1）加密作用，以土体中气体的排出特征；（2）固结作用，以孔隙水的排出为特征；（3）预加变形作用，以各种颗粒成分在结构上的重新排列以及颗粒结构和形态的改变为特征。
2 强夯法的设计
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，又是反映处理效果的重要参数。一般按我国《建筑地基处理技术规范》（JGJ-79-91）中规定或现场可按Menard公式估算有效加固深度：
2.2夯击能量设计
2.2.1单击夯击能
单击能为夯锤重M与落距h的乘积。单击能设计时除考虑加固深度外，还要考虑起重机的起重能力和臂杆的长度，一般夯击时锤重落距大，则夯击能量大，夯击次数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和經济技术较好。
2.2.2单位夯击能
单位夯击能是指单位面积上所施加的总夯击能。一般情况下，粗颗粒土可取1000～3000kN.m/m2；细粒土可取1500～4000kN.m/m2。
2.2.3最佳夯击能
最佳夯击能又称最大夯击能，是指在某一夯击能作用下地基中出现孔隙水压力达到自重土压力的夯击能。一般认为当孔隙水满足下列公式或孔隙水压的变化趋于稳定时，就能产生径向裂隙和初始液化。
2.3夯击点布置及间距
夯击点一般布置为等边三角形。强夯处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物的类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度为宜为设计处理深度的1/2～2/3，并不小3m。
夯击点间距（夯距）的确定，一般根据堤基土的性质和要求处理的深度而定。第一遍夯击点间距取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小，以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为原则。
2.4夯击次数和遍数
各点的夯击次数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为4-10击。具体次数应按现场试验夯击数和夯沉量关系曲线确定，且应同满足下列条件：
（1）最后两击的平均夯沉量值不大于：当单击夯击能小于4000kN.m时为5cm，；当夯击能为4000～6000kN.m时为10cm；当夯击能大于6000kN.m时为20cm。
（2）夯坑周围地面不应发生过大隆起。
（3）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和平均夯击能确定。可采用点夯2～3遍，对于渗透较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。
2.5垫层铺设
强夯前要求拟加固的场地必需具有一层稍硬的表层，使其能支承起重设备并便于对所施工的“夯击能”得到扩散，同时也可加大地下水位与地表面的距离，因此有时必须铺设垫层。
2.6间歇时间
各遍间的间歇时间取决于加固土层中空隙水压力消散所需要的时间。对于砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯击完成后的瞬间，消散时间只有2～4min，故对渗透性较大的砂性土，两遍夯间的间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况，一般为3～4周。
3 试夯设计
3.1试夯参数设计
在路堤已完成第一个填筑4米高的路段上选取30x30m2的场地进行试夯，按强夯有效加固深度8～9m，夯击点间距5x5m，每夯击点两遍，最后一遍以低能量搭接满夯一遍，夯点采用间隔跳打进行，两遍夯击之间应有一定时间间歇。夯实过程中可加入砂砾石回填土。施工设计见表1及夯点布置见下图1。
3.2试夯布置
为了研究强夯的效果及确定强夯最终设计参数，在Lk104+350～ k104+400选择30米长的路堤为试夯区，夯点及测试点布置如下图2所示。
3.3试夯结果分析
采用该试夯方法共试夯15点，最后两击平均夯沉量为2～3.5cm，累计夯沉量为4～9cm，周边隆起量为5～10cm；标贯试验2点，标贯击数分别为12和15击，计算承载力值各为260kPa和320kPa。上述各指标均达到设计要求，可采用上述设计参数进行强夯施工。
4 强夯施工
4.1施工方法
强夯施工的流程为：垫层施工→绘制高程图、放点→第1遍点夯→夯中推平、碾压、检测夯沉量→绘制场地高程图、放点→第2遍点夯→夯中推平、碾压、检测→绘制场地高程图→补夯→推平→第3遍满夯→推平场地→测量高程→检测→竣工验收。 ①清理地表种植土并平整施工场地，铺设砂垫层0.8m，使地表形成硬层，用以支撑起重设备，确保机械通行和施工，同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯机效率降低。
②标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。起重机就位并使夯锤对准夯点位置，测量夯锤顶标高。
③将夯锤起吊到预定高度（20m），待夯锤脱钩自由下落即为4000kN.m的夯击能，测量夯锤顶标高，若因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时填平坑底整平。
④重复步骤③，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。第一遍全部夯点的夯击完成后，静置72小时以上，用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。
⑤按同样的方法完成第二遍点夯，夯击能为4000kN.m完成后，静置72小时以上，用推土机将夯坑填平。
⑥按设计要求进行第3遍满夯夯击能为2000kN.m，夯后测量地面高程，并用YZ18t重型压路机进行碾压。
4.2效果检测
4.2.1检测标准
强夯處理地段，填筑混石垫层，夯前不做检测，满夯、回填土碾压后进行检测，检测项目为密实度（不小于0.96）、标贯（当量值不小于10击）、静力触探（比贯入阻力Ps当量不小于6MPa）、荷载试验（承载力fk≥250kPa）。
4.2.2强夯效果分析
本项目强夯施工结束后进行了标准贯入试验、平板载荷试验、静力触探、载荷试验，其结果如下：
①满夯推平振动碾压实后，压实度共检测40点，均达到0.95以上。
②标贯共检测10点，液化砂土层的标准贯入击数在1620击之间。
③静力轴探共检测10点，软土层的比贯入阻力当量在11.48～20.75MPa之间。
④荷载试验采用大板进行试验，工试验5点，承载力在380kPa以上。
从上述检测结果可以看出强夯后压实度、标准贯入击数、比贯入阻力当量、承载力均达到设计要求，强夯效果良好。
5 结语
①夯后检测结果表明，在高填方中使用结构松散、土质不均、压缩性大的隧道弃渣，强夯法是最经济，可行的加固方法。
②标准贯入试验、平板载荷试验、静力触探试验以及室内土工试验结果表明：隧道弃渣经强夯处理后，地基承载力明显提高，沉降量或压缩性减小，地基承载力标准值（260kPa）、压缩模量（10MPa）和压缩系数（0.95）均超过设计要求。
③地基有效加固深度深度达到8m，本工程利用梅那公式计算有效加固深度时，折减系数为0.55。
④使用强夯法加固用路基时，要认真做好地表水的防排水设计，杜绝排水不畅、水流集中下渗，防止形成新的空洞。
⑤当强夯施工地段附近有民房或有不宜影响的设设施（备）时，应采取隔振措施后在进行强夯施工。
⑥在路基施工期间以及道路营运后一定时间内，对路基及地基进行动态监测。
参考文献：
1.叶书麟.地基处理.北京：中国建筑工业出版社，1988
2.吴邦颖、张师德、陈绪禄等.软土地基处理.北京：中国铁道出版社，1995
3.刘玉卓.公路工程软基处理.北京：人民交通出版社，2002
4.陈晨.岩土工程施工.长春：吉林大学出版社，2003
【关键词】 强夯法；高速公路；隧道弃渣；碎石土；软粘性；检测
柞（水）小（河）高速公路在LK104+310.5～LK104+510及RK104+324.4～RK104+570段，路床填方高度处于8～10米之间，经过比对采用隧道开凿的弃渣土来填筑该段路基。经对现有的资料进行综合分析，该弃渣经过挖装运及推平碾压机械作用后，其组成中有45～65%为碎石土及55～35%的软粘土，为使弃渣土填筑的路堤沉降量满足设计要求，决定对上述路段的填料自基底起每正常压实填高4.0m进行一次强夯处理。
1 强夯法概述
强夯法主要适用于处理碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等堤基。不同的堤基土在强夯作用下均会出现3种加固特征：（1）加密作用，以土体中气体的排出特征；（2）固结作用，以孔隙水的排出为特征；（3）预加变形作用，以各种颗粒成分在结构上的重新排列以及颗粒结构和形态的改变为特征。
2 强夯法的设计
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，又是反映处理效果的重要参数。一般按我国《建筑地基处理技术规范》（JGJ-79-91）中规定或现场可按Menard公式估算有效加固深度：
2.2夯击能量设计
2.2.1单击夯击能
单击能为夯锤重M与落距h的乘积。单击能设计时除考虑加固深度外，还要考虑起重机的起重能力和臂杆的长度，一般夯击时锤重落距大，则夯击能量大，夯击次数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和經济技术较好。
2.2.2单位夯击能
单位夯击能是指单位面积上所施加的总夯击能。一般情况下，粗颗粒土可取1000～3000kN.m/m2；细粒土可取1500～4000kN.m/m2。
2.2.3最佳夯击能
最佳夯击能又称最大夯击能，是指在某一夯击能作用下地基中出现孔隙水压力达到自重土压力的夯击能。一般认为当孔隙水满足下列公式或孔隙水压的变化趋于稳定时，就能产生径向裂隙和初始液化。
2.3夯击点布置及间距
夯击点一般布置为等边三角形。强夯处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物的类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度为宜为设计处理深度的1/2～2/3，并不小3m。
夯击点间距（夯距）的确定，一般根据堤基土的性质和要求处理的深度而定。第一遍夯击点间距取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减小，以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为原则。
2.4夯击次数和遍数
各点的夯击次数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为4-10击。具体次数应按现场试验夯击数和夯沉量关系曲线确定，且应同满足下列条件：
（1）最后两击的平均夯沉量值不大于：当单击夯击能小于4000kN.m时为5cm，；当夯击能为4000～6000kN.m时为10cm；当夯击能大于6000kN.m时为20cm。
（2）夯坑周围地面不应发生过大隆起。
（3）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和平均夯击能确定。可采用点夯2～3遍，对于渗透较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。
2.5垫层铺设
强夯前要求拟加固的场地必需具有一层稍硬的表层，使其能支承起重设备并便于对所施工的“夯击能”得到扩散，同时也可加大地下水位与地表面的距离，因此有时必须铺设垫层。
2.6间歇时间
各遍间的间歇时间取决于加固土层中空隙水压力消散所需要的时间。对于砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯击完成后的瞬间，消散时间只有2～4min，故对渗透性较大的砂性土，两遍夯间的间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况，一般为3～4周。
3 试夯设计
3.1试夯参数设计
在路堤已完成第一个填筑4米高的路段上选取30x30m2的场地进行试夯，按强夯有效加固深度8～9m，夯击点间距5x5m，每夯击点两遍，最后一遍以低能量搭接满夯一遍，夯点采用间隔跳打进行，两遍夯击之间应有一定时间间歇。夯实过程中可加入砂砾石回填土。施工设计见表1及夯点布置见下图1。
3.2试夯布置
为了研究强夯的效果及确定强夯最终设计参数，在Lk104+350～ k104+400选择30米长的路堤为试夯区，夯点及测试点布置如下图2所示。
3.3试夯结果分析
采用该试夯方法共试夯15点，最后两击平均夯沉量为2～3.5cm，累计夯沉量为4～9cm，周边隆起量为5～10cm；标贯试验2点，标贯击数分别为12和15击，计算承载力值各为260kPa和320kPa。上述各指标均达到设计要求，可采用上述设计参数进行强夯施工。
4 强夯施工
4.1施工方法
强夯施工的流程为：垫层施工→绘制高程图、放点→第1遍点夯→夯中推平、碾压、检测夯沉量→绘制场地高程图、放点→第2遍点夯→夯中推平、碾压、检测→绘制场地高程图→补夯→推平→第3遍满夯→推平场地→测量高程→检测→竣工验收。 ①清理地表种植土并平整施工场地，铺设砂垫层0.8m，使地表形成硬层，用以支撑起重设备，确保机械通行和施工，同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯机效率降低。
②标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程。起重机就位并使夯锤对准夯点位置，测量夯锤顶标高。
③将夯锤起吊到预定高度（20m），待夯锤脱钩自由下落即为4000kN.m的夯击能，测量夯锤顶标高，若因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时填平坑底整平。
④重复步骤③，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。第一遍全部夯点的夯击完成后，静置72小时以上，用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。
⑤按同样的方法完成第二遍点夯，夯击能为4000kN.m完成后，静置72小时以上，用推土机将夯坑填平。
⑥按设计要求进行第3遍满夯夯击能为2000kN.m，夯后测量地面高程，并用YZ18t重型压路机进行碾压。
4.2效果检测
4.2.1检测标准
强夯處理地段，填筑混石垫层，夯前不做检测，满夯、回填土碾压后进行检测，检测项目为密实度（不小于0.96）、标贯（当量值不小于10击）、静力触探（比贯入阻力Ps当量不小于6MPa）、荷载试验（承载力fk≥250kPa）。
4.2.2强夯效果分析
本项目强夯施工结束后进行了标准贯入试验、平板载荷试验、静力触探、载荷试验，其结果如下：
①满夯推平振动碾压实后，压实度共检测40点，均达到0.95以上。
②标贯共检测10点，液化砂土层的标准贯入击数在1620击之间。
③静力轴探共检测10点，软土层的比贯入阻力当量在11.48～20.75MPa之间。
④荷载试验采用大板进行试验，工试验5点，承载力在380kPa以上。
从上述检测结果可以看出强夯后压实度、标准贯入击数、比贯入阻力当量、承载力均达到设计要求，强夯效果良好。
5 结语
①夯后检测结果表明，在高填方中使用结构松散、土质不均、压缩性大的隧道弃渣，强夯法是最经济，可行的加固方法。
②标准贯入试验、平板载荷试验、静力触探试验以及室内土工试验结果表明：隧道弃渣经强夯处理后，地基承载力明显提高，沉降量或压缩性减小，地基承载力标准值（260kPa）、压缩模量（10MPa）和压缩系数（0.95）均超过设计要求。
③地基有效加固深度深度达到8m，本工程利用梅那公式计算有效加固深度时，折减系数为0.55。
④使用强夯法加固用路基时，要认真做好地表水的防排水设计，杜绝排水不畅、水流集中下渗，防止形成新的空洞。
⑤当强夯施工地段附近有民房或有不宜影响的设设施（备）时，应采取隔振措施后在进行强夯施工。
⑥在路基施工期间以及道路营运后一定时间内，对路基及地基进行动态监测。
参考文献：
1.叶书麟.地基处理.北京：中国建筑工业出版社，1988
2.吴邦颖、张师德、陈绪禄等.软土地基处理.北京：中国铁道出版社，1995
3.刘玉卓.公路工程软基处理.北京：人民交通出版社，2002
4.陈晨.岩土工程施工.长春：吉林大学出版社，2003