强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺浅析 9页

强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺浅析科学之友FriendofScienceAmateurs2010年10月强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺浅析董向军(山西远大桥梁建设养护有限公司，山西忻州034100)摘要:文章结合大呼高速公路对湿陷性黄土地基进行强夯加固处理的实际应用，提出了强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺设计思路.关键词:强夯;湿陷性黄土;路基中图分类号:U416.1文献标识码:文章编号:1000—8136(2010)29一o083—03湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土，具有大孔隙和乖直节理，在天然湿度下,其压缩性较低，强度较高，但遇水浸湿时，土的强度显着降低,在附加压力或附加压力与土的自重压力下引起的失陷变形，是一-种沉量大，下沉速度快的失稳性变形•强夯法是处理湿陷性黄土路基的一个重要方法，该公司在大同至呼市右卫段高速公路七标段采用强夯法对湿陷性黄土路基进行处理，经过不断总结提高，取得了一定的经验.1工法特点(1)本工法施工方便，工艺简单.仅用一台起重机和重锤即可施工，操作简便，现场场地要求低，施工管理和质量控制都较容易.(2)加|古I效果好.夯后一般地基强度可提高2-5倍.压缩性可降低210倍,施工期间沉降量可达设计荷载下沉降量的60%90%,加固影响深度可达6〜10m,同口寸可防止地震区砂土液化，消除或降低大孔土的湿陷等级.⑶工效高，施工速度快，节约投资和材料，便于推广应用.2适用范围本工法主要介绍对湿陷性黄土地基进行强夯处理，同时也可用于处理碎石土，砂土，低饱和度的粉土与黏性土，素填土和杂填土等地基.3工艺原理湿陷性黄土地区特殊路基基底采用强夯处理，通过用大吨位重锤给地基以强大能量的夯击,使土中出现冲击波和很大的冲击应力,迫使土颗粒重新排列，排除孔隙屮的水和气经实n效压密达到固结，从而在加大深度范围内,提高土体强度，降低其压缩性,消除黄土的湿陷性.4试夯试验强夯法处理地基效果主要取决于方案的设计，强夯方案设计的合理就能达到预期的效果，相反，不仅事倍功半，还有可能破坏原地基.强夯方案设计主要根据场地的工程地质条件和要求的提高承载力和预期提高地基承载力及改善土体均匀性的要求，合理的选择夯击能与夯锤面积,恰当地确定夯击数及施工条件•夯点的夯击次数和最后两击的平均夯沉量，应按试夯结果或试夯记录绘制的夯击次数和夯沉量的关系曲线确定•采用强夯法处理湿陷性黄土地区特殊路基，应先在场地内选择有代表性的地段进行试夯或试验性施工，试夯的主要目的是为了在正式施工前，对原设计参数进行检验和修正及指导大面积施工.⑴夯击能选择•①按Menard修止公式,用下式计算：H二仅,71?式中:日:加固深度；W:锤重；h:落距；0L:修正系数.根据现场勘察资料，及相应的土工试验成果，确定加固深度.由此确定强夯处理的夯击能.②按《湿陷性黄土地区建筑规范))GB50025-2004有关说明，强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定.在缺少试验资料或经验时可按下表预估.表1采用强夯法消除湿陷性黄土层的有效深度预估值全新世(Q4)黄土中更新世(Q)黄土单击夯击能,晩更新世(Q,)黄土(kn?m)1000〜2oo03-52oo0一30oO5-630o0〜40o06〜740o0〜50007-85000〜6oo08・97〜870o0-85009〜128—10注:①在同一栏内，单击夯击能小的取小值，单击夯击能大的取大值;②消除湿陷性黄土层的有效深度，从起夯面算起.n(2)夯击点的布置，一般按正三角形或梅花形网络排列.夯点间距可根据基坑的形状，孔隙水压力变化等隋况,一般为4〜15in.满夯时夯点彼此搭接1/4(对圆底锤，可按锤底直径的1/4进行搭接).(3)试夯的数量•在同一场地内如土性基木相同，试夯或试验性施工可在一处进行;否则，应在土质差异明显的地段分别进行.(4)在试夯过程中，应测量每个夯点每夯击一次的下沉量.(5)试夯结束后,根据试夯时夯击能消除的湿陷性黄土层的83—董向军:强夯法处理湿陷性黄土路基施工工艺浅析有效深度，应从夯击终止时的夯面起在有效深度内，每隔0.50〜l.OOm取土样进行室内试验，测定土的干密度，压缩系数和湿陷系数等指标,必要吋，可进行静载试验或其他原位测试・1(6)测试结果,当不满足设计要求时，可调整有关参数(如夯锤质量，落距，夯击次数等)从新进行试夯.5工艺流程及操作要点5.1强夯施工工艺流程(1)场地平整，清除表层土，进行表面松散土层碾压,修筑机械设备进出道路.(2)施工场地周边作截,排水沟以确保场地排水通畅防止积水.当遇地表层为细粒土，且地下水位高的情况,有时需在表层铺0.5〜2m左右厚的松散性材料或人工降低地下水位.这样做的目的是在地表形成硬层，可以用以支承起重设备，确保机械通行和施工，又可加大地下水和地表面的距离，防止夯击时夯坑积水或夯击效率降低.(3)若邻近有建筑物，先在靠建筑物一侧挖减振沟或其他防振措施.(4)〜1J量放线，定出控制轴线，强夯场地边线,并在不受强夯影响地点,设置若干个水准点.(5)夯锤进场时进行过磅秤重,按设计要求的夯击能计算落距,夯前对落距高度在现场进行标定.(5)在整平后的场地上标岀第一遍夯击点的位置，并测量场地高程.n(2)起重机就位，使夯锤对准夯点位置.(3)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩•测量锤顶高程,若发生坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及吋将坑底整平.(4)重复上述步骤9,按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击.(5)换夯点，重复上述步骤(7)至(10),直到完成第一遍全部夯点的夯击.(6)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程.(7)在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程.5.2操作要点及注意事项(1)强夯法的加固顺序是先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后加固表层土.根据上述强夯施工顺序，在最后一遍点夯夯击完成后,用推土机将夯坑填平•因此，夯坑底层以上的填土比较疏松，加上强夯产生的强大振动，亦会使周围已经夯实的表土层有一定程度的振松，所以，一般常在最后一遍点夯夯完后,再以低能量满夯一遍•但在夯后工程质量检验时，有时发现厚度lm左右的表层土，其密实程度要比下层土差，说明满夯没有达到预期的效果.这是因为目前大部分工程的低能量满夯,是采用同一夯锤低落距夯击，由于夯锤较重，而表层土因无上覆压力，侧向约束小，所以夯击时土体侧向变形大•对于碎石，砂土等粗颗粒松散体来说，侧向变形就更大，更不易夯密•由于表层土是主要持力层，如处理不好，将会增加路基的沉降和不均匀沉降.因此，必须高度重视表层土的夯实问题.有条件时满夯宜采用小夯锤夯击，并适当增加满夯的夯击次数，以提高表层土的夯实效果.(2)夯点的夯击次数以达到最佳次数为宜，超过最佳次数再夯击，容易将表层土夯松，消除湿陷性黄土层的有效深度并不增84—大•在强夯施工中，夯击次数既不是越少越好，也不是越多越好.(3)采用强夯法处理湿陷性黄土地基，土的含水量至关重要.天然含水量低于10%的土，呈坚硬状态，夯击时表层土容易松动，夯击能量消耗在表层土上，深部土层不易夯实，消除湿陷性黄土层的有效深度小;天然含水量大于塑性含水量n3%以上的土，夯击吋呈软塑状态，容易岀现”橡皮土”;天然含水量相当于或接近最优含水量的土，夯击时土粒间阻力较小,颗粒易于互相挤密,夯击能量向纵深方向传递，在相应的夯击次数下,总夯沉量和消除湿陷性黄土层的有效深度均大.为方便施工，在工地可采用塑性含水量W.—(1%—3%咸0.6wL(液限含水量)作为最佳含水量.(1)夯坑周围地面不发生过大隆起，不因夯坑过深而使起锤困难.(2)夯击时落锤应平稳，夯位准确，如错位或夯坑底倾斜过大(倾斜度不大于15・),应用砂土将坑底整平才能进行下一次夯击.⑹两便之间的间歇时间，取决于孔隙水压力的消散，一般不少于7d.地下水位较低和地质条件较好的场地，可以连续夯击.5.3常见问题的处理措施由于地基本身的不均匀和施工过程中受到外界条件的影响，特别木地区降水量集中,因而在工程中遇到一些反常的现象•主要有以下儿方面：5.3.1”弹簧土”(1)产生的原因:①由于地基表层土体的含水量高•②由于夯击能过大,地基发生塑性剪切变形破坏•③点夯后,遍与遍之间的间隔时间不够，孔隙水压力未消散.⑵采取的措施:①排水.②在夯点间打设竖向排水通道，加快土体的排水固结.③暂停夯击，翻晒.④采取”换土法”，即将局部”弹簧土”挖除，利用混石填筑的措施.532”土捣”(1)产牛的原因•由于垫层厚度过薄，第一遍夯坑过深，引起使第二遍点夯时产生”土捣”.(2)采取的措施:①增加敖层厚度.②调整施工工艺.③调整强夯施工参数•④加强排水.5.3.3达不到贯入度的要求(1)产牛的原因•有些夯点在达到规定的夯击次数后,最后两击仍达不到贯人度的要求,或在夯击过程中夯坑周围隆起量过大,夯点出现剪切，重塑变形破坏.⑵采取的措施:①将达不到要求的夯点，在平面图上标明，过一段时间以后推平，重新补夯，直到达到要求为止•②改用底面积大的锤,调整锤击能量和夯击次数.5.3.4拔锤困难(1)采取的措施:①加强场内排水和降水.②调整夯锤底面积，采用锤底面积大,接地比压力小的夯锤.③调整强夯施工参数•④疏通夯锤中部的通气孔.n6机具设备6.1主要机具起重机是强夯法施工的主要机具.根据处理深度的要求，合理的选择起重机型号，配套夯锤.由于起重机机臂超重时,倾角达70・,夯锤脱落后由于突然卸载会引起超重臂突然产牛后倾，严重时会发生倾覆及折臂现象，会危机人身及机械安全，即使不发生倾覆，由此引起的振动对起重机产生的危害也很严重，因此必须使夯锤脱落时尽量少产生振动,增加其稳定性，进行大能级强夯科学之友FriendofScienceAmateurs2010年10月施工时，在起重臂顶应设门式桁架做支架，以保证机具安全.6.2配套设备配套推土机在每一次夯击遍数后对夯坑进行推平处理，并配置水准仪进行夯沉量的观测.7安全措施(1)强夯所产牛的噪音和振动对周围建筑物有影响,强夯施工距建筑物的最小安全距离应不小于50〜100m,应采取防震及隔振措施.(2)强夯施工时,严禁非施工人员在机架下面行走或停留.(3)为防止飞石伤人，现场工作人员应戴安全帽•在夯击吋，所有人员应退出安全线以外.8施工质量控制8」现场试验检测(1)夯击点中心位移不应大于15cm.(2)检查强夯施工纪录，基坑内每个夯点的累计夯沉量，不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%.⑶隔7〜10d,在每500〜1000ITI而积内的各夯点之间任选一处，自夯击终止时的夯面起其下,在有效深度内，每lm取1〜2个土样进行室内土工试验，测定土的干密度,压缩系数和失陷系数•在有效深度内，湿陷系数8S均应小于0.015.(4)强夯土的承载力,宜在地基强夯结束后30d左右，采用静载荷试验测定.8.2质量控制方法及手段(1)施工前应通过试验确定强夯施工技.(2)发现因坑地倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑地整平.(3)强夯施工前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能符合要求.n(1)每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及吋纠正.(2)应按设计要求检查每隔夯点的夯击次数和每击的夯沉量，施工过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录.9结束语该部在大呼高速右卫段高速公路七标段采用强夯法对湿陷性黄土路基进行处理，处理面积76943m加固前地基承载力为97kPa,起夯面5m深度黄土的湿陷系数为0.0206,强夯单点夯采用2000Km?m夯击能，夯点正三角形分布，夯点间距4m,跳夯夯击，满夯采用1000Kn?m夯击能，满夯时夯点彼此搭接1/4d.强夯处理后地基承载力提高到292kPa,地基承载力显着提高,起夯面5m深度黄土的湿陷系数8S为0.013,湿陷系数8S均小于0.015,有效深度内黄土的湿陷性己消除.DynamicCompactionofCollapsibleLoessFoundationoftheConstructionProcessDongXiangjunAbstract:Highwayshoutedcollapsibleloessfoundationfordealingwiththepracticalapplicationofdynamicconsolidation,dynamiccompactionmethodproposeddealloessroadbedconstructionprocessdesignideas.Keywords:dynamiccompaction;loess:foundation(上接第82页)对涵顶50cm以内填土尽量采用轻型静载压路机压实，以达到规定的压实度标准•台背路基与锥坡填土同时进行，要求从填方基底或涵洞顶部至路床顶面压实度均达到95%.特别指出的是涵台底部往往工作而较窄小型压路机也难以作业，这种情况下要配合人工夯实，不能留有死角.6施工中常见的问题(1)基层开挖边坡达不到45•，—般都用挖掘机开挖,应配合人工刷坡，保证按设计要求达到开挖的边坡值.(2)灰土比例不合适，拌和不均匀，且含水量不佳.(3)基础开挖后受雨水浸泡(雨季施工)，造成地基承载力不n足.(1)台背回填下部压实度不够或出现死角部位压实度不够.(2)伸缩缝未按设计要求用沥青麻絮填充.(3)分层厚度不均匀或每层未整平而导致压实度不均匀.(4)砌筑时特别注重外表美观而忽视了内在质量，砌体勾缝，砂浆不饱满.作者简介:武文清，男,1967年12月出生，内蒙古人，毕业于东南大学,高级工程师.HighwayConstructionTechnologyStoneArchCulvertWuWenqingAbstract:Inthispaper,theiryearsofconstructionexperience,withemphasisonhighwayconstructionSTONEARCHCULVERTpoints.Archcul一vertfromthebasementexcavationandreplacementofgravel,masonryabutmentsandarchsunpportdesign,masonryarch,thevaultarchremovaland6II,suchastheBackofconstructiontechnologyandconstructionpoints.Keywords:road;stonearchculvert;construction;technology;points