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            路基處理中強夯法的應用

            2019-12-13 18:55:17

            強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基,可以有效地提高地基強度,降低壓縮性,提高土層均勻性,減小地基不均勻沉降。目前強夯法已在許多工程中得到了運用并取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

            1、強夯法作用機理及加固地基深度

            1.1 強夯法作用機理

            強夯工程中,土體中因含可壓縮的微氣泡,而產(chǎn)生幾十厘米的沉降,土體產(chǎn)生液化,使土的結構破壞,強度下降至**值,隨后在夯擊點(diǎn)周?chē)霈F徑向裂隙,成為加速孔隙水壓力消散的主要通道,繼而因黏性土的觸變性,使使土基的強度得到恢復和增強。這一過(guò)程無(wú)法用傳統的固結理論解答,因而就有飽和土是可壓縮的重要機理。

            現有研究成果表明,由于土中有機物的分解,第四紀土中多數含有以微氣泡形式出現的氣體,含氣約1%~4%,強夯過(guò)程中,氣體體積被壓縮,加上孔隙水被擠出,兩者體積有降低。重復夯擊作用,氣體被壓縮接近于零時(shí),土體變成不可壓縮,相應的孔隙水壓力上升到與覆蓋壓力相等的能量級時(shí),土即產(chǎn)生液化,吸附水變成自由水,土的強度達到**值,繼續施加外界能量,對強度提高無(wú)效,需要停止夯擊,等待強度恢復。這就是為什么兩遍夯擊之間應有**間隔時(shí)間的原因,間隔時(shí)間取決于土中的超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間,對于滲透性較差的黏土地基,間隔時(shí)間不應少于3~4周,對于滲透性好的地基可連續夯擊。在土中超孔隙水壓力消散的同時(shí),夯點(diǎn)四周形成有規則垂直的裂縫,出現涌水現象。當孔隙水壓力消散到小于土粒間的側身壓力時(shí),裂隙即自行閉合,土中水的運動(dòng)又恢復常態(tài)。隨著(zhù)孔隙水壓力的消散,土的抗剪強度和變形模量有了大幅度增長(cháng),從而提高了地基強度,降低壓縮性,提高土層均勻性,減小了地基不均勻沉降,這就是強夯法的作用機理。

            1.2 強夯法加固地基深度

            經(jīng)過(guò)各種土質(zhì)地基的工程實(shí)踐,利用數理統計技術(shù),多次修正后得到強夯加固深度公式為:z=aMH。

            其中,z為加固深度,單位為m;M為錘的重量,單位為t;H為落距,單位為m;a為系數,a和土質(zhì)層厚有關(guān),細粒土為0.5,粗粒土為0.6,地下水位較低時(shí)為0.7,高填土、棄方(無(wú)水)為0.8。

            2、工程實(shí)例

            我公司在承攬省道201白水城區道路時(shí),在路基處理中采用了強夯法。該道路在樁號K0+000~K0+540段,場(chǎng)地土在勘探深度(6.0m)范圍內主要由新近堆積的雜填土(建筑垃圾)(規程時(shí)間約4個(gè)月左右)構成;在樁號K0+540~K0+900段,場(chǎng)地土為濕陷性黃土。

            2.1 地質(zhì)情況

            道路K0+000~K0+540段,現狀場(chǎng)地土在勘探深度(60m)范圍內主要由新近堆積的雜填土(建筑垃圾)(規程時(shí)間約4個(gè)月左右)構成。含有大量的磚塊、灰渣、水泥塊等,成分極其雜亂,不均勻,結構松散。

            道路K0+540~K0+900段,現狀場(chǎng)地土為:第①層為第四系全新統早期沉積的濕陷性低液粉土(粉土),黃褐色,稍濕,中密,具濕陷性,濕陷性程度為Ⅱ級。第②層為第四系全新統早期沉積的低液限粉質(zhì)黏土(粉質(zhì)黏土),黃褐色,可塑,稍顯光滑,無(wú)搖振反應,干強度中等,初度中等。

            2.2 強夯法設計要求

            (1)夯錘先用圓柱體,夯擊能量1000kN·m,夯點(diǎn)間距為5.0m,正方形布置,夯錘重100kN,落地距為10m,道路夯擊范圍為填方路基坡腳外5m,亦即坡腳外再布置一排夯點(diǎn);(2)夯擊遍數為3遍,2遍跳夯,1遍滿(mǎn)夯(2遍夯擊應適當間隔**時(shí)間)。第2遍夯中點(diǎn)位于**遍夯擊點(diǎn)之間,第3遍滿(mǎn)夯時(shí)要求錘印搭接;

            (3)每遍夯擊錘數:按**兩擊平均夯沉量不大于50mm;

            (4)夯坑周?chē)孛娌粦l(fā)生過(guò)大的隆起;

            (5)不應夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難:

            (6)通過(guò)試夯確定換填1.5m厚雜填土需要的挖方深度。

            2.3 強夯法施工要求

            (1)強夯施工前,應清理并平整施工場(chǎng)地,并查明場(chǎng)地范圍內的地下構筑物和各種地下管線(xiàn)的位置及標高等,并采取必要的措施,以免因強夯施工而造成破壞。

            (2)當強夯施工所產(chǎn)生的振動(dòng)對鄰近建筑物或設備產(chǎn)生有害的影響時(shí),應采取設置隔振溝等防振或隔振措施。

            (3)強夯開(kāi)始前,檢驗夯錘是否處于中心,若有偏心,注意校正。

            (4)檢查車(chē)況,由吊車(chē)指揮進(jìn)行對中,超吊,輕放等練習。

            (5)為了間接了解預處理的地基土情況,驗證設計施工參數的可行性,決定在大面積施工前選取有代表性區域進(jìn)行現場(chǎng)單點(diǎn)夯擊能試驗,以確定和優(yōu)化設計施工參數,選取合適的夯擊能量、單點(diǎn)夯擊數、夯擊遍數等。

            (6)結合工程地質(zhì)勘察報告,根據場(chǎng)地含水量大小、雜填土以及濕陷性黃土百度和設計施工等,在場(chǎng)地選擇幾個(gè)不同區域的進(jìn)行單點(diǎn)夯擊試驗。

            (7)通過(guò)分別布設在4個(gè)不同方向上跨度夯點(diǎn)不同跨度的觀(guān)測樁在夯擊過(guò)程測量數據的變化,計算和分析夯擊過(guò)程地基土被有效壓縮以及夯坑周?chē)馏w的隆起情況。

            (8)夯機就位,夯錘中心對準夯點(diǎn)位置;錘要平,下落方向準確,不得打仿或移位,若發(fā)現因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí),應及時(shí)將坑底整平。根據設計單擊夯能及錘重確定落距。(9)每擊夯沉量及周?chē)馏w隆起情況的觀(guān)測。

            (10)冬季施工,首先應將凍土擊碎,然后再進(jìn)行夯擊。

            2.4 夯后檢測要求(檢測在施工后3周左右進(jìn)行)

            在樁號K0+000~K0+540雜填土段,強夯結束后,利用靜載為18~21t的振動(dòng)壓路機對場(chǎng)地表層松土碾壓幾遍后,再進(jìn)行檢測,利用水準儀進(jìn)行觀(guān)測,要求**兩遍碾壓的輪跡差小于5mm,滿(mǎn)足要求后方能進(jìn)行下一步路基土的施工。

            在樁號K0+540~K0+900濕陷性黃土段,強夯結束后,按照規范要求每1000m2面積內的各夯點(diǎn)之間任選一處,自夯擊終止時(shí)的夯面起至其下4~5m深度內,每隔1m取1~2個(gè)土樣進(jìn)行室內實(shí)驗,測定土的干密度、壓縮系數和濕陷系數以及土的壓實(shí)度,從而判斷其是否存在濕陷,滿(mǎn)足要求后方能按照中期要求進(jìn)行下一步施工。

            對于黃土段路基,為了對夯后中期加固效果和承載力進(jìn)行評價(jià),可以進(jìn)行標準重型動(dòng)力觸探方法來(lái)確定其承載力。場(chǎng)地土在強夯施工前地基承載力為120kPa,強夯結束后,其變分法力達到200~295kPa不等,比夯前均有了不同程度的提高。

            3、結語(yǔ)

            該項工程證明,強夯法是處理濕陷性黃土及雜填地基的有效途徑之一,通過(guò)合理選擇施工參數,做好夯擊時(shí)的標高等數據觀(guān)測,應用數理統計技術(shù)根據觀(guān)測數據繪制曲線(xiàn)圖進(jìn)行分析,以控制合適的夯擊能及夯擊數,能有效地改善地基各項物理力學(xué)性能,使土體有效固結,減小孔隙比,降低含水量,改變壓縮系數和濕陷系數,加快地基土的前期固結沉降,滿(mǎn)足工程對地基承載力的不同要求。



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