張喬軍

（貴州水利科技開發(fā)有限責任公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

水庫是我國最重要的水利工程建筑物，具有發(fā)電、攔洪蓄水和調節(jié)水流等眾多功能，而這些功能的發(fā)揮均是建立在水庫建設質量完好的基礎上。然而，受水庫地基土體性質、水庫作業(yè)環(huán)境惡劣等因素的影響，不少水庫地基土體強度較低，這種現(xiàn)象會給水庫建設質量帶來嚴重的不良影響，因此，就需要采用有效的加固方法對其進行加固處理。

1 強夯法的定義及其進行地基加固的作用機理

強夯法是指將重錘（一般為十幾噸至上百噸）起吊到相應的高度（一般為幾米至幾十米），利用自動脫鉤裝置使重錘自由下落對地面產(chǎn)生作用，對土體施加巨大的沖擊能，從而降低土的壓縮性和提高其強度，如圖1 所示。該種加固方法自1969 年被法國Menard 技術公司提出后，就被廣泛應用于各類地基加固處理中，如黏性土、砂土、碎石土、濕陷性黃土、低飽和度的粉土、素填土、雜填土等地基。且不少實踐研究證實，利用強夯法進行地基加固，不僅能提高地基土的強度，同時還能改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性，并促進地基土層的均勻程度提高，從而能避免其以后出現(xiàn)差異沉降。強夯法進行地基加固的作用機理為其能利用強大的夯擊能給地基予以巨大的沖擊力和動應力，在沖擊力和動應力的作用下，會對上部土體產(chǎn)生沖切，破壞土體結構，使其形成夯坑，并對周圍土體進行動力擠壓，從而使周圍土體更加密實，進而能有效提高土體強度。

圖1 強夯法施工

2 強夯法施工工序及質量控制

2.1 強夯法施工工序

2.2 強夯法施工質量控制

強夯法施工工序較為簡單，但是，在施工過程中，也需做好施工質量控制，才能保障施工質量，強夯法施工質量控制要點主要包含以下4 個方面。

（1）施工前，需按設計要求在現(xiàn)場選點進行試夯，若場地內的土性相同，可在同一處進行試夯，若場地內的土性不同，則需要分別在不同地段進行試夯，試夯時，需對夯沉量（每個夯點每夯擊一次的下沉量進行測量，并確保最后兩擊的平均夯沉量在5cm 以內，試夯結束后，還需取夯面土樣進行室內實驗，對土的壓縮系數(shù)、干密度等指標進行檢測。

（2）開夯前，需對夯錘重和落距進行測量，確保單擊夯擊能量符合設計要求。

（3）每遍夯擊前，需復核夯點放線，完成夯擊后，需對夯坑位置進行檢查，若發(fā)現(xiàn)漏夯或夯坑位置出現(xiàn)偏差，需及時糾正。

（4）完成一遍夯擊后，需對夯點間距、夯坑深度、夯沉量等進行檢測，確保基礎內每個夯點的累計夯沉量大于試夯時各夯點平均夯沉量的95%。

3 水庫地基處理中強夯法的應用

3.1 某水庫地基概況

某水庫地基土體為低液限黏土，這種地基土具有濕陷性，且濕陷場地等級達到中等和嚴重，為提高該水庫地基強度，設計人員設計了采用強夯法進行水庫地基處理，并要求地基6cm 深度范圍內土的濕陷系數(shù)小于0.015，12m 深度范圍內壩基土總濕陷量不大于100mm，才能將地基濕陷性基本消除。

3.2 強夯法在水庫地基處理中的應用方法

3.2.1 施工前準備

隆化縣位于河北省承德市中部，地處燕山—太行山連片特困地區(qū)，屬國家級貧困縣和河北省深度貧困縣，生存環(huán)境惡劣、經(jīng)濟基礎薄弱，貧困發(fā)生率高、貧困人口較多、人均可支配收入低、基礎設施和公共服務較差。為吸引更多金融資源參與扶貧以期早日實現(xiàn)脫貧致富，隆化縣在精準扶貧實踐中，探索出以小額信貸支持產(chǎn)業(yè)發(fā)展從而帶動貧困戶脫貧的“政銀企戶?！苯鹑诜鲐毮Ｊ健?/p>

（1）壩基清理，先根據(jù)設計提供的清基線進行壩基清理邊線測量放線，然后，在設計的清基邊線和深度范圍內，采用推土機和裝載機將地表植被、雜草、樹根、垃圾、廢渣等清除干凈，并用自卸汽車將這些物質運至棄土場，確保施工場地無雜物。

（2）確定強夯機具和相關參數(shù)，采用強夯法進行水庫地基加固處理前，還需進行強夯生產(chǎn)性試驗，以便合理選擇強夯機具和確定相關施工參數(shù)，從而才能確保地基處理效果達到設計要求。如根據(jù)上述水庫地基性質，可選擇履帶式強夯機、質量為20t 夯錘、底面積為5m2的鑄鋼錘（錘體有兩個貫穿孔，貫穿孔能及時將夯錘和土體接觸時產(chǎn)生的氣體排除）的進行施工。完成強夯機具選擇后，還需安裝自動脫鉤裝置和龍門架。

（3）確定強夯施工參數(shù)，施工前，施工人員還需根據(jù)強夯生產(chǎn)性試驗確定強夯施工的夯點間距、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、沉降量等相關參數(shù)，實驗流程為，先進行測量放線，再挖探坑取樣，而后依次進行現(xiàn)場布點、強夯施工、現(xiàn)場記錄分析、夯后挖探坑取樣，最后，整理實驗結果，根據(jù)實驗結果對各項施工參數(shù)進行確定[2]。

3.2.2 施工工序

（1）布設夯點位置，完成上述施工準備后，施工人員便可以根據(jù)強夯生產(chǎn)性試驗確定的強夯布點圖，在實際的施工現(xiàn)場布設夯點位置，并在夯點位置撒上一層白灰作為標記。根據(jù)上述水庫地基現(xiàn)場的實際情況和設計要求，施工人員在實地呈梅花形布置了夯點位置，并將各夯點位置間排距控制為6.5m。

（2）確定夯錘落距，先校核全部夯錘重量，確保滿夯夯擊能量為2000kN·m，主、副夯夯擊能量為4000kN·m，并根據(jù)夯錘的實際重量對其落距進行確定，確保夯擊能不低于4000kN·m 的設計要求。

（3）測量地面高程，根據(jù)設置好的夯點位置及強夯范圍邊界，對地面高程進行測量，確保滿夯時錘印搭接1/4。

（4）調整起重機位置，起重機就位后，需對其位置進行調整，確保夯錘中心對準夯點位置，并對夯前錘頂高程進行測量。

（5）主夯夯擊施工，確定夯錘中心位置后，采用起重機將夯錘起吊至設計高度，然后將夯錘脫鉤使其自由落下，對地基土進行夯擊，為保證地基土夯擊施工質量。夯錘落下前，施工人員還需對錘頂高度進行測量，確保夯錘兩擊平均沉量不超過5cm。

（6）各夯點夯擊，按設計規(guī)定的夯擊能和控制標準，參照（6）全部夯點夯擊施工，步驟完成各夯點夯擊施工，然后，還需重復（4）～（5）操作，再次進行全部夯點的夯擊，以確保各夯點土體加固質量良好。最后，用推土機整平夯坑，并對夯后的地面高程進行測量。

（7）副夯夯擊施工，完成主夯施工后，施工人員還需重新放線定位，按上述主夯夯擊施工步驟完成副夯夯擊施工，即進行第二遍點夯的夯擊施工，然后，用推土機整平夯坑，再進行滿夯夯擊，連擊5 次，確保滿夯能量達到2000kN·m，最后，用推土機將場地表層松土整平壓實，并對滿夯后場地高程進行測量。在施工過程中，施工人員還需對每個夯點的每擊夯沉量和夯擊次數(shù)進行準確記錄。

3.2.3 施工質量控制方法

為確保水庫地基處理效果達到水庫地基質量標準要求，在施工過程中，施工人員還需嚴格做好各項施工質量控制，也即要做好實際施工過程中的一些細節(jié)處理和控制，具體方法如下。

（1）夯擊施工細節(jié)處理：施工人員需采用全站儀布設夯點位置，并用白灰標記夯點位置和將夯錘夯擊范圍圈出，然后，在強夯影響范圍外設置現(xiàn)場測量基點，定期對現(xiàn)場測量基點進行復核；開夯前，需采用尺測量夯錘落距，并對其進行嚴格檢查，確保其落距控制為±30mm，才能達到施工質量要求，并在鋼索上設置夯錘落距標志；施工過程中，確保強夯點位偏差不超過5cm，夯坑傾角不超過30°，施工測量誤差不超過2cm，若施工發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)偏錘現(xiàn)象，需將坑底重新填平再進行夯擊施工；用尺度量檢查夯點間距，將其誤差控制為±50mm；滿夯時必須保證夯錘錘印彼此搭接1/4；冬季施工過程中，若發(fā)現(xiàn)凍土厚度超過0.5m，需停止施工；夯點結束標準為最后兩擊平均夯沉量不超過5cm；施工過程中，若發(fā)現(xiàn)夯錘排氣孔堵塞，需及時對其進行疏通。施工過程中，施工人員不僅要嚴格按照強夯生產(chǎn)性試驗確定的參數(shù)、步驟進行施工，且進行各項施工作業(yè)前，還需認真測量、校核各項數(shù)據(jù)，認真記錄施工原始數(shù)據(jù)、資料，并將這些數(shù)據(jù)資料完好保存，以便后續(xù)進行施工項目質量檢查[3]。

（2）施工檢查：施工過程中，施工人員還需嚴格做好相關施工工序的檢查，如完成施工場地平整后，需對地面高程進行測量，并取土樣進行現(xiàn)場室內土工試驗，對土的含水率進行測量；還需對重錘脫鉤裝置進行檢查，確保其可以在預設高度脫鉤，才能保證強夯施工順利進行和避免施工中發(fā)生意外事故；施工人員還需對夯錘底部進行檢查，若夯錘底部粘有土坯，會對強夯效果產(chǎn)生一定的影響，因此，需及時將土坯清理干凈；完成強夯處理后，施工人員還需在一周間歇期后挖探處理完的地基區(qū)域土樣進行檢測，一般來說，每1000m2取一處土樣，根據(jù)檢測結果判斷強夯處理效果。

（3）其他要求：為保證水庫地基施工順利和高效進行，施工人員還需全面熟悉施工程序，且在施工過程中完成各項工序施工后，需及時進行檢測，并將檢測記錄結果報送監(jiān)理工程師進行驗收；施工過程中，若發(fā)生特殊情況，需及時報告給項目部，由項目部上報給監(jiān)理和設計單位，然后，由相關單位共同探討和制定特殊事件的應急處理方案；施工過程中，若出現(xiàn)強降雨，需立即停工，并將施工區(qū)域內積水及時排除，以免影響施工質量。

3.3 強夯法在水庫地基處理中的應用效果

完成上述強夯施工處理后，在水庫壩基范圍開挖多個探井取原狀土樣進行檢測，結果顯示，地基6cm 深度范圍內土總濕陷量不超過50mm，6cm 以上地基濕陷性基本消除，且地基總濕陷量均小于100mm，說明該水庫地基處理效果達到了設計質量要求。

4 結語

強夯法是一種利用起重機將一定重量的重錘起吊到相應的高度，然后，利用自動脫鉤裝置使重錘自由下落對地面產(chǎn)生作用，對土體施加巨大沖擊能的加固處理方法，具有工工藝、操作簡單、施工速度快、施工費用低、變形沉降量小、加固效果顯著、節(jié)省加固原材料等眾多優(yōu)勢，從而被廣泛應用于各類地基加固處理中，如粘性土、砂土、碎石土、濕陷性黃土、低飽和度的粉土、素填土、雜填土等地基，不僅有效提高了地基承載能力，同時也有效降低了地基不均勻沉降。而要確保強夯法發(fā)揮良好的地基加固處理效果，也需要施工人員全面掌握強夯法的地基加固處理方法，如將強夯法應用于水庫地基處理中，首先就需要施工人員做好施工前準備，如壩基清理、確定強夯機具和相關參數(shù)、確定強夯施工參數(shù)等，其次，還需按照施工工序進行規(guī)范施工，即先布設夯點位置，再確定夯錘落距、測量地面高程、調整起重機位置、主夯夯擊施工、全部夯點夯擊施工、副夯夯擊施工等，另外，還需做好夯擊施工細節(jié)處理、施工檢查等，才能保證施工質量。