强夯法在大块石高填方路基施工中的应用 5页

第35卷，第5期公路工程vO1．35．NO．52010年10月HighwayEngineering0ct．．2010强夯法在大块石高填方路基施工中的应用金天江(四川路桥桥梁工程有限责任公司，四川成都610071)[摘要]强夯是将重锤以一定的落距自由落下给地基以冲击和振动，是地基生产强大的应力波，引起土体内密度力、孔隙水压力等的变化，从而达到提高地基强度的目的。结合工程实例介绍了强夯法的加固机理以及本项Lj夯参数设计与确定，介绍了强夯法的施工流程，并通过面波法检测结果表明该项目强夯法地基处理达到了预期的效果，为山区高速公路路基施工提供了成功的范例。实践表明，在山区高速公路大块石高填方路基的处理中，强夯法是一种快捷、经济、实用的施工方法。[关键词]强夯法；大块石；高填方；路基；处理[中图分类号]U416．1l[文献标识码]B[文章编号]1674—0610(2010)05—0103—04ApplicationofDynamicConsolidationindisposingrockdeep-filledFoundationJINTianjiang(BridgeengineeringCo．Ltd．ofSichuanRoad＆BridgeGrop，Chengdu，Sichuan610071，China)[Keywords]dynamicconsolidation；disposingrock；deep·filled；roadbed；~undationtreatment早在1957年，英格兰的道路研究所就曾运用普1工程概况罗克特(Proctov)击实原理进行过深层土体的压实处理，但直到1970年前后，强夯法才在法国工程师雅安经石棉至泸沽高速公路k98+197．50～路易斯·梅纳(Louis·M6nard)的开发和倡导下，真k99+266．00经过小堡乡花岗岩开采区，该段路基正大规模地应用于深层土体的加固处理中。强夯法为1994～1995年人工开采花岗岩弃渣松散堆积，至又称动力固结法(DynamicConsolidation)，分为主今堆积期达13a，属老人工堆积体。场地内路线主夯、副夯和满夯3个阶段，是改变深层土体结构的动要在横坡30。～35。的硬质碎块石岩堆中穿越，岩块力方法。其原理是：将很重的锤(一般为10～20t)块径大小不一，主要由块径0．3～3．5m(个别最大起吊到一定的高度(一般应大于10m小于15m，个块径达5m以上)的花岗岩块石、大块石松散堆积，别情况最大高度可达20m)，后自由落下，使其很大架空现象较重～严重，大部分堆积体均位于瀑布沟的势能转变成冲击能即势能，按下式计算E=T×h电站水库库区，场地地震烈度为Ⅶ度。为保证路基(t·m)，W=E×10(kN·m)，式中E为势能；T为质量，采用强夯法补强加固处理路基，使路基下一定锤质量，t；h为由落体提升高度，m。这种势能转换深度内的土体强度提高，以便使沉降周期缩短，工后为冲击能，同时产生巨大的冲击波和冲击力，土体产沉降减少。生瞬间变形，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，在2强夯参数及施工设备的选择夯击点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，孔隙水和气体逸出，使土粒重新排列，经时效压密达到固a．单击夯能确定。结，从而提高地基承载力，降低其压缩性的一种有效根据设计文件“强夯的夯击能尽可能大，最好的地基加固方法。目前，强夯法已广泛应用于国内大于1500kN·m，有效加固深度6m”的意见和要外的机场跑道、高速公路、工业及民用建筑等项目的求，和强夯有效加固深度经验公式：地基处理工程中，取得了显著的经济效益。H：Ⅱ、[收稿日期】2010—04—07[作者简介]金天江(1975一)，男，四川I阆中人，工程师，从事公路桥梁施工管理工作。n104公路工程35卷式中为有效加固深度；h为落距；T为锤重。a为干。有效加固深度折减系数(见表1)，根据《强夯地基技e．夯点的夯击次数。术规程》(YSJ209—1992)附表2．2．1(以下简称《规按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线程》)大块石选用0．4确定，且应同时满足下列条件：①最后两击的平均表1有效加固深度折减系数a夯沉量不大于50mm；②夯坑周围地面不应发生过土的名称n大的隆起；③不因夯坑过深而发生起锤困难。夯湿陷性黄土0．45～0．6O击点击数，是取得最好加固效果的一个重要因素，夯一般粘性土粉土0．55—0．65点击数小，达不到压密加固效果，击数过大不仅费用砂土0．65—0．70碎石土、煤矸石O．60一O．75高，不经济，有时还会降低地基土承载力，当夯击数块石、矿渣、矿山废石0．40—0．50达一定范畴，若再增加，由于土的塑性变形渐小，强人工填土O．55—0．75性变性加大，强夯能在性变形中消耗掉，每击夯沉量可以确定当夯击能1V=hT×10≥1500kN·m将留在一个很小的变化范围或引起土的侧向变形，时，能够满足设计文件要求。强夯能量在弹性变形中被消耗。因此，根据有关经b．机械选用。验及国内资料，初步确定单点夯击次数为5～l0击根据经验公式和设计夯夯击能要求，选择25t且最后两击平均沉量不超5CITI为标准，现场确定夯的自行履带式起重机作为强夯吊车(见图1)，夯机击次数。采用柴油发动机，20m组合臂杆，其具有稳定性好，行走方便等优点。臂杆上挂自动脱钩器。由带拉杆的吊钩和滑轮组成，配上牵引钢丝绳，当夯锤升到规定高度时能自动脱钩。夯锤：夯锤的选择是根据地质情况、设计要求和强夯能级决定。本次强夯中夯锤重为100kN，为钢筋混凝土圆柱型锤，内设钢筋骨架，加废铁及砼浇筑而成，设4个上下贯通通气孔，以便减少起吊夯锤时的吸力及夯锤落地前瞬时气垫的上托力，从而减少能量的损失。锤底形状为圆形，底面直径为2m，锤底面积3m。图125t强夯吊车施工现场推平机械：选用发动机功率1台235kW的d．夯点间距(见表2)。SD320C履带式推土机作为强夯的辅助机械，用于场一般为1．5～2．2倍锤底直径，依据《规程》附地整平压实，同时配备2台132kW的LT220振动表2．2．4提供的参考数据，结合锤重取夯点问距式压路机作为最终振动碾压机械。3．5m来，按正三角形布置，夯锤锤重10t，落距配套设备：水平仪、5m塔尺、5m钢卷尺、50llfl16m。钢尺、石灰、放点测绳、夯点放样定位桩(木桩)若夯击遍数及夯遍之间问隙时间确定，应符合下表2夯点间距m列规定：对于矿渣、煤矸石、矿山废石、碎土石、中砂间隙时间应适当延长。本工程夯击遍数定为3遍粗砂、湿陷性黄土等地层，可不考虑超孔隙水压力作(见图2)，夯遍间歇时问为2周。用，连续夯击，夯击遍数为2～3遍；对于粘性土、粉强夯加固范围应符合；一般建构筑物，加固区外土、粉砂、细砂等地层，当考虑到超孔隙水压力对夯边缘扩延1／2～2／3倍的有效加固深度值；对于重大击效果有影响时，应采用跳打法，夯击遍数为3～5建构筑物，边坡工程膨胀土及煤矸石地基，不应小于遍。夯遍间歇时间为2～4周，含水量偏高时，夯遍有效加固深度值。本工程强夯区比基础外边缘均加n第5期金天江：强夯法在大块石高填方路基施工中的应用105大3m。夯锤宜选用圆柱形或圆台形，其锤底面积入地面后，测量夯后锤顶高程，计算出第一击夯沉和静压力应符合《技术规程》。量，并做好原始记录；本工程选用的夯锤锤底形状为圆形，底面直径④观察夯锤下落时是否平稳，检查夯击位置是为2m，锤底面积3in。否正确；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及e．夯击点布置。时将坑底整平；强夯时应先从道路中轴线起，分别向两侧的夯⑤重复以上工作，达到规定的夯击次数及控制点依次夯击，为了减少在施工过程中，地面出现过大标准完成一个夯点的夯击；的隆起，各阵同一排的夯点必须采用间隔跳打法，不⑥一夯点夯击完毕后，按规定路线开始夯击下可依次夯击。一点，直至完成所有点夯作业；采用钢尺或测绳，按设计桩排的夯点布置间距，b．满夯施工。以白灰标注出各夯点之点位，采用钢尺准确测量夯①点夯施工完成，等孑L隙水消散到设计要求以锤高度并记录。夯锤的定位精度为：锤心与夯点中后，进行满夯施工；心的允许偏差不大于10cm。定位完成后，夯锤静②满夯施工主要加固点夯夯坑底标高以上部置在夯点处，对锤顶中心及距锤周50cm的地面量分的夯间土；测点采用水平仪抄平(锤周地表量测点一般4个，③满夯施工一般采取1／4锤径双向搭接，夯击个点大致均布于锤周)、编号并记录各点初始高程。遍数、每点击数以及搭接均应保证，不得出现漏夯现锤心所对的地面高程采用下式计数：象。H0=h0一hc．振动碾压。式中：为锤心所对的地面高程；h。为锤顶中心高一般的强夯地基处理最后都采用振动碾压，满程；hc为锤高。夯结束后进行场地整平并测量其标高(整平时考虑起吊夯锤至设计要求的高度，让其自动脱钩自相应的沉降量)，最后用振动压路机振动碾压，测量由落体下落，击打夯点，待锤静止后在采用水平仪对最终场地高程作为后续施工验收的基础资料。锤心及锤周的各量测点抄平，计算各点的变形(夯4强夯效果检测沉量)。350本工程强夯效果采用面波法检测，检测仪器采f]用国产SWS一1A型多功能面波仪。仪器性能：瞬时口O口O口O口浮点放大，AID转换为20bit，信号迭加增强为O+O+O+O注：32bit、具有全通、高通、低通模拟滤波功能、仪器通口O口O口O口O～第1遍夯点频带为0．5～4000Hz。数据处理采用CCSWS面波O+O+O+O]+～第2遍夯点数据处理软件。口O口O口O口昌{口～第3遍夯点采集参数通过现场试验确定如下：偏移距：1～3．0m，道间距：0．5～1．0133，采样间隔：0．25ms，图2夯点位置布置(单位：)采样长度：1024点，滤波参数：全通，放大参数：24夯坑周边地面隆升高度大于5％锤径；连续两位浮点放大，迭加次数：2～3次，激发震源：24磅击，单击夯深小于或等于3cm(或设计要求值)，后重锤。测定深度超过压密加固设计深度4～6m。一击夯深小于前一击，当出现上述情况时应停夯。为准确评价强夯效果，面波检测工作在强夯前后均采用同一采集参数和相同的布线方向，并在相3强夯施工工艺同的方向进行震源激发。通过对野外数据进行二维a．点夯施工。傅里叶变换，作出深度一波速频散曲线，从而算出地①平整施工场地，准确测放第一遍夯点位置，面下岩土层的波速(见图3)。并测量强夯前场地平均高程；停夯后的初始面波检测点处进行试夯后的各点②强夯机械就位，将夯锤对准夯点，测量夯前面波波速测定，并计算与完成场地内各点处不同深锤顶高程；度的面波波与场地不同深度处面波平均波速值及相③将夯锤提升到预定高度使夯锤自由落下，夯应的波速一深度曲线图。n106公路工程35卷}．『一波速提高值『零、趔幢＼／一＼／l1l，j‘I．．。5强夯检测结论图3面波法检测强夯压买效果现场通过对比分析该强夯路段12个点面波测点强根据设计要求“面波测试点为12个，深度为夯前后测试数据，得出以下测试结论：6m，在路堤要求压密深度范围内，当夯后面波平均a．该大块石填方路基通过强夯后面波波速值波速大于初始波速30％，在设计之主要压密深度范得到6％～105％提高。强夯后波速值为236～316围内的平均面波波速>250m／s”。m／s。其中初始面波波速值较小的点通过强夯后波根据“强夯路段检测点夯前与夯后波速对比速提高量较大，初始面波波速值较大点通过强夯后图”(见图4)，强夯后各点波速除5号点外，其余各加m∞蚰蚰加∞如∞∞加m波速提高量较小，强夯后的路基所有测试点均达到点波速值均大于250m／s(5号点波速提高了35％，波速大于250m／s或波速提高量达到30％的设计大于30％设计要求值)，强夯后场地的波速值明显要求。大于强夯前，表明通过强夯作用后，场地的波速值明b．该场地在强夯前较松散，块石有架空现象，显提高，场地密实程度明显变好，同时根据跟检测点强夯后场地密实程度与架空情况得到明显改善。的“频散曲线对比图”，各点夯后波速曲线明显呈有e．由于堆积体主要为花岗岩岩堆清方后的块规律的抛物线形，表明夯后堆积体均匀程度也明显碎石土，局部夹有大块石，堆积体成分具有较大差大于强夯前，原有的波速陡变减小情况通过强夯作异，强夯前后波速值有表现有一定的离散性，但通过用，在地表0～6m范围得到明显改善。分析，对于原有堆积体密实程度较好(夯前波速较十夯前高)的个别检测点，夯击后密实程度提高不明显，这35O+夯后也表明对于初始密实程度较高的局部部位，强夯提300一＼卜—高压密度的作用是有限的；同时试夯检测成果表明：．，，—／／·250强夯压实后的堆积体，若拟再通过增加单点夯击次盍200数与夯击遍数来提高密实程度的效果不会明显。l50／＼．d．由于在相同的夯击能下，底面较小的夯锤其10O有效影响深度较深。此外，夯锤形状的合理与否，在U123456，9l0Ill2检测点一定程度上也会影响夯击效果。由于夯锤在起吊时图4强夯路段检测点夯前与夯后波速对会发生旋转，因此采用圆形夯锤才能保证前后几次夯击的夯坑重合。根据“强夯路段检测点夯前与夯后波速提高百分比图”(见图5)，强夯后各点波速除2、3点外，其6结语余各点波速提高值均大于30％(2点为26％、夯后强夯法具有施工机械设备简便、原理直观、节约波速为272m／s，3点为6％、夯后波速为273m／s，材料、工期较短、投资较省，对周围环境污染小，造价夯后波速值均大于设计要求250m／s)；表明强夯前较低等优势，适用范围广泛，可用于加固湿陷性黄后波速值得到明显提高，对于原有堆积体密实程度土、碎石土、砂土、一般粘性土、以及矿渣等各类路较好(夯前波速较高)的部分检测点，夯击后密实程基，特别适宜加固一般处理方法难以加固的大块碎度提高不显著，这也表明对于初始密实程度较高的(下转第111页)局部部位，强夯的作用是有限的。n第5期陈历耿，等：安宁市白塔桥整体同步降落施工工艺11l换后，为保证钢架的承载及降落体系的安全性，通过桥梁，因道路和河道的升级需要改造。桥梁顶升方在每只桥墩设置4个观测点来反映下部混凝土基础法虽然是近几年才在国内出现，但作为一种既经济沉降。承载体系转换初期每天观测一次，以后沉降又快速的改造方式得到了较快的发展，迄今已有多稳定后，每三天观测一次。经过沉降观测，基础的沉座桥梁采用这一方法进行了改造。降量小于2．0mm，且沉降量较均匀，表明升降基础安宁市白塔桥整体同步降落的成功实施为国内安全可靠。桥梁在实现同步降落积累了宝贵的经验。据估算，同步降落工程所需费用约为重建一座同规模新桥资金的1／3，经济效益非常明显。同时，整体同步降落施工只用了2个半月，而新建一座同规模的桥梁至少需要8个月，大大缩短了交通中断的时间。[参考文献]吴定安．上海音乐厅抬升和平移工程[J]．流体传动与控制，2005，(4)，32—35．吴杰．上海吴淞大桥北引桥整体顶升施工技术[J]中国市政工程，2003，(5)，34—38．i赵j阳，项贻强．湖州岂风桥]整体顶升施]工及监控[J]；．公路，]图10整体降落监控(60．8mm)2008，10(10)，13—18．Figure10Integrallandingmonitorat60．8mm张芳，马永军．上海河山桥整体降低标高的施工方法[J]．中桥面高程观测可用以复核每个桥墩的实际降落南公路工程，2001，26(4)：58—59．高度。同时也作为位移传感器的补充验证数据，保龚先兵．超薄千斤顶整体同步顶升桥梁技术的应用[J]．公路工程，2009，34(1)，112—114．证降落到位后桥面标高得到有效控制。郭华．桥梁砼护栏横板整体移动施工新工艺[J]．湖南交通7结语科技，2006，32(2)：125—126．单成林．奉翔，桥梁加固改造中的整体顶升施工[J]．中南随着我国交通基础设施的迅速发展，众多现有公路工程．2002，27(3)，79—80．(上接第106页)四川省交通厅公路规划勘察设计研究院．四川省雅安经石棉至泸沽高速公路C12合同K97+510一K99+517花岗岩岩堆石类填方路基，但强夯法因对邻近的建筑物和设备影响段施工图补充设计文件[z]．四川省交通厅公路规划勘基础有振动影响，具有巨大的施工噪音，因此一般不察设计研究院，2008．‘适宜在人群聚居地区采用。本文以四川雅泸高速公四川省地质工程勘察院．雅泸路C12合同段强夯路基段面波路小堡段花岗岩开采区大块石高填方路基施工实践测试报告[R]，四川省地质工程勘察院，2008．为背景，着重介绍了强夯法参数的确定及施工工艺叶书麟，叶观宝．地基处理[A]中国建筑工业出版社，2003．流程，希望本文能给同行在以后的同类填方基础施龚晓南．地基处理手册(第三版)[A]．中国建筑工业出版社，2008．工中有一定的参考价值。张玲，赵明华，杨明辉．强夯块石墩复合地基承载力计算方法研究[J]．中南公路工程，2006，31(5)：1—4．[参考文献]强夯法加固高速公路松软地基的应用[J]．湖南交通科技，[1]YSJ209—92，强夯地基技术规程[S]．2008，34(3)：37—38．[2]JTJ033—95，公路路基施工技术规范[S]．[3]JGJ79—2002，建筑地基处理技术规范[S]