强夯置换法在高原重盐渍土路基施工中的工程实践 4页

第36卷，第5期公路工程Vo1．36，No．52011年10月HighwayEngineeringOct．，2011强夯置换法在高原重盐渍土路基施工中的工程实践薛万频(武警交通一支队，青海格尔木816000)[摘要]在青海格尔木盐湖地区察格(察尔汗至格尔木)高速公路施工中，由于地质条件复杂，施工难度大，但通过科研、设计、试验、施工、检测等人员的不懈努力，终于取得成果。主要通过阐述该地区盐渍土特性和成因，分析其可能造成的危害，简单介绍了盐渍土的防治方法和强夯置换法施工原理，介绍了该路段路基施工中所采用的强夯置换法施工工艺、参数及需要注意的事项。通过重型圆锥动力触探及载荷试验检测证明：所采用的强夯置换法施工工艺处理高原重盐渍土地基效果显著。[关键词】重盐渍土；特性及影响；强夯置换法；工程实践；施工工艺；路基施工；载荷试验[中图分类号】U416．166[文献标识码】B[文章编号】1674一o61o(2011)05-0108-03EngineeringPracticeofForcedTampingReplacementontheRoadbedConstructiononVerySaltyLandofPlateausXUEWanpin(No．1TrafficBrigadeoftheArmedPolice，Geermu，Qinghai816000，China)[Keywords]verysaltyland；characteristicsandimpact；forcedtampingreplacement；engineeringpractice；constructionprocess；roadbedconstruction；loadingtest武警交通一支队承担了青海省海西察尔汗盐湖随着毛细管水上升积聚于表层；而在自然条件下淋至格尔木高速公路建设项目A合同段的施工任务，溶与脱盐过程十分微弱，导致土壤普遍积盐，形成大全长30．26km，起点k591+700。该段位于察尔汗面积的盐渍土。柴达木盆地的天然地形决定了其地盐湖区域，全线所处地质情况复杂，先后经过盐渍土势低洼、排水不畅的特点。察尔汗盐湖地区犹为突地带、盐湖地带等。在路基施工中重盐渍土路基的出。施工是本标段施工的重点，以中一强一过氯盐、硫酸1．2盐渍土特性盐盐渍土为主。在温度降低时，盐渍土中的盐分吸水结晶，体积增大，致使土体膨胀；温度升高时，盐渍土中的结晶1察尔汗盐湖重盐渍土地区盐渍土特性及盐脱水，体积变小，使土体疏松，引起地表松胀或路影响基变形(见图1)。盐渍土是指包括盐土和碱土在内的以及不同程度盐化、碱化土壤的统称。在公路工程中按地表全层1m以内易溶盐类含量平均达到0．3％以上的土壤，称为盐渍土。它按盐的性质分为硫酸盐、氯盐类和钙盐之类；按含量大小可分为4种：弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过态盐渍土。1．1察尔汗盐渍土的成因青海省地处西北高原，属内陆干旱性气候，夏季高温，冬季严寒，干旱少雨，蒸发量远大于降水量，这就决定了土壤中上升水流占优势，使土中可溶性盐图1盐渍土的工程特性[收稿日期】201l-01-04[作者简介]薛万频(19一)，男，福建平潭人，高级工程师，主要从事公路工程施工管理。n第5期薛万频：强夯置换法在高原重盐渍土路基施工中的工程实践1091．3盐渍土对路基工程的影响复将重锤提升到一定高度，并使其自由落下，给地基盐渍土对路基工程产生较大影响(见图2)，容以强大的冲击和振动能量，将碎石或砾石等粗骨料易形成道路盐胀、翻浆、湿(溶)陷等病害现象。夯入软弱地基，直至到达下部良好的持力层，使土体盐胀的形成是土体内硫酸钠迁移聚积，结晶体颗粒重新排列成更加密实的结构，形成碎石墩。这膨胀和土体膨胀3个过程的综合结果。翻浆是由于种碎石桩一方面有置换作用，使建筑物荷载向桩体土质、温度和水3个自然因素和荷载的共同作用形集中；另一方面是强夯加密作用，在对碎石强夯过程成的；盐渍土地区在干燥时，地基有较高的强度，但中，通过碎石向下的不断贯入，会使碎石桩下的土层浸水易溶解，土的强度迅速降低，强度损失可能超过受到冲击能的影响，从而得到加密，另外碎石桩有一50％。察尔汗盐湖含盐量更多，土的液塑限更低，结个向四周的侧向挤出，也使桩侧的土层得到加固；再晶体脱水，加重翻浆。湿(溶)陷是由于道路盐渍土一方面，碎石桩也起到了一个特大直径排水井的作地基或结构层在水作用下，盐分溶解并被水分带走，用，从而提高地基强度，降低其压缩性和改善地基承导致土体强度逐渐丧失。载性能。对盐渍土地区路基病害的防治主要采用水分隔3工程实践断、结构加固、去除盐分等方法。3．1工程概况国道215线察尔汗盐湖至格尔木高速公路是《国家高速公路网》中横线一连云港～霍尔果斯高速公路(编号G30)柳园至格尔木联络线(编号G3011)的重要组成路段，青海省“三横、三纵、四射线”公路主骨架网国道215线的重要组成部分。项目所在地海拔2600～2800nl之间，地势相对平坦，该地区长处干旱少雨，属温凉干燥的高原大陆性气候，日照时间长，辐射量大，冬季天气寒冷。冻土期图2盐渍土对路基工程的影响长，最大冻土深度为105cm。①水分隔断就是在路基某一层位设置一定厚本建设项目主线全长74．462km，A标段全长度的隔断层。其根本目地是隔断毛细水的上升，防32．693km(k591+700～k623+000．Yk600+500一止水分和盐分进入路基上部，从而避免路基或路面Yk601+561．83)。本项目主线除终点为弱盐渍土遭受破坏，包括提高路基及设置土工织物隔离层。外，其余路段均为强、过盐渍土，穿越盐湖地区，属②结构加固的方法有许多种，如强夯法、浸水V3盐结晶环境，环境作用等级为F级。针对项目特预溶加强夯法、半刚性基层、挤密桩加固地基等方点，本项目路基施工采取了以下措施：设置40cm厚法。强夯法适用土层范围广。砂砾隔断层，其上铺土工布，以隔断水分和盐分进入③去除盐分法包括换填法、浸水预溶法、化学上路基及路基基层；为减少台背路基及盐盖过渡段处治、垫层与浅层处治等。的路基工作沉降，提高地基承载力；对部分路段采用砾石桩复合地基加固处理；对盐渍化河漫滩路段，地2强夯置换法表排水条件差，天然孑L隙比e>1，采用强夯置换法，①强夯法处理地基是由法国LouisMenard技提高地基承载力，减少工作沉降。术公司在1969年首创的一种地基加固方法，其主要3．2施工工艺工作原理是将起重机械将很重的夯锤(一般8—强夯置换施工在公路工程上是罕见的施工工40t)起吊到6—40m高度后，自由落下，对地基土艺，尤其在盐渍土地区公路工程上是首次采用，因此以强大的冲击能量(一般为500—8000kN·m)的无论是在施工工艺上，还是在试验检测上，在青海省夯击，从而在一定范围内使地基的强度提高，压缩性公路建设史上是一个盲点，通过边试验边施工，采集降低，改善了地基的受力性能。可靠的试验数据来指导施工。强夯置换路段为地表②强夯置换法施工原理。强夯置换法是利用过湿或积水洼地及软弱地基，属于高压缩性土层，天带有脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备，反然含水量25％左右，且土体饱和度在50％左右。强n110公路工程36卷夯置换采用的砂砾应质坚，不易风化，水稳性好，含土工试验、原位测试和物理勘探方法等2种或2种泥量应小于10％，选择合理的颗粒级配，形成最紧以上的方法检验。密的排列，以提高地基的承载力减少路基工后沉降。②场地周围如有建筑物，为避免振动对建筑物强夯置换施工工艺为：①在施夯的场地上先的影响，应根据试夯时的测振数据和建筑物的抗振铺设0．5m厚的砂砾垫层；②夯孔的施打宜采用性能，确定强夯施工安全距离。同时应查明场地内隔空分序跳打的方式，以圆柱形夯锤按夯点布置和范围的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高顺序夯击，第1遍夯击至控制深度后，在夯坑内充填等，采取必要的措施，以免因强夯施工而造成破坏。石料，石料最大粒径小于30cm；③将夯坑填满后③加固区应设置临时排水设施，保持场地不积再进行第2遍夯击，在夯坑深度达到控制深度时，再水。充填石料至地面，然后进行第3遍夯击，再用石料填3．5质量检测平至地面高度后振动碾压3遍；④夯击时，第1、第初步确定强夯参数后，要进行强夯试验方案，进2遍每夯点夯击次数根据试夯资料来确定，每遍夯3行现场试夯，要对每一夯点的能量、夯击次数、每次～6击左右，第3遍夯击3击，并以最后一击夯沉量夯坑沉陷量、夯击坑周围隆起量进行量测和记录，注不超过5cm为控制值。夯击完成后用石料把夯坑意夯击振动的影响范围和程度，并通过测试与夯前填平至地面高度后振动碾压3遍。测试数据进行对比，检验强夯效果并确定工程采用3．3施工情况及设备选用的各项强夯参数。强夯法的加固效果与夯锤、落距、夯击能、夯点强夯置换路段的检测方法主要检测墩密实度及间距、击数、遍数、间歇时间等施工参数有关。本标着底情况。该路段采用重型圆锥动力触探(Ⅳ¨)段强夯施工的参数为：及载荷试验，其中载荷试验检测包括单墩竖向静载①锤径2．2m；荷试验、垫层上平板载荷试验和桩间土平板载荷试②锤重20t；验。检测达到的指标为：置换墩应达到中密或中密③夯锤落距15m；以上(见表1)，单墩承载力应不小于300kPa，载荷④夯击能300kJ；试验承载板直径为80cm，按压力计算单墩承载力⑤夯点布置，按正方形基底满堂布置，夯点间特征值Ra=150kN；复合地基承载力应不小于150距4m；kPa。动力触探检测数量不少于总桩(墩)数的⑥填料为砂砾石，最大粒径小于30cm；1％，载荷试验检测数量不少于总桩(墩)数的⑦基底满铺砂砾层。0．5％。施工机械采用带有自动脱钩装置的履带式起重表1置换墩按重型圆锥动力触探击数平均值分类机宇通重工YTQH4S0，在臂杆端部设置辅助门架。触探击数Ⅳ6，s密实度配有ZLS0装载机、推土机、压路机各一台及自卸Ⅳ635≤5松散车、水泵等。5<Ⅳ635≤10稍密1020密实①强夯施工告一段落或全部结束后，应间隔一定时间方能对地基进行检测。根据超孔隙水压力消经中交第一公路勘察设计研究科研试验检测中散情况决定检测时间：对碎石土和砂土地基，间隔时心对该路段强夯置换处理地基2处路堤上进行动力间可取1—2周；对粉土和粘性土地基可取2—4周。触探检测，均达到指标要求；进行平板载荷试验，从检验内容包括地基的变形、强度、压力、振动和施工表2及图3、图4可以看出：2处测点路堤上承载力工艺控制等。检验方法宜根据土壤性质，采用室内特征值均能满足要求。表2强夯置换处理地基里程桩号k601+850一k602+200路堤上载荷试验结果统计表注：①表中Pu为地基承载力极限值为地基承载力特征值；②载荷试验均是在压实后的路堤上进行。(下转第114页)n114公路工程36卷纵向位置／m图7实测主梁顶板应力增量纵向分布图4结论体外预应力技术加固连续刚构是一种有效的主[参考文献]动加固方法，且加固效率高，效果显著。通过理论、马保林．高墩大跨连续刚构桥[M]．北京：人民交通出版社，2001．’实测结果表明连续刚构桥采用体外预应力技术加固[2]宋文锋．连续刚构桥体外预应力加固技术应用研究[D]．重能适当恢复结构线形，阻止跨中继续下挠；增加主梁庆：重庆交通大学，2009．的压力储备，降低主拉应力；部分裂缝闭合及阻止裂[3]刘瑞勋．体外预应力技术在连续刚构桥加固中的应用研究缝继续扩展与混凝土开裂等。因此，采用体外预应[D]．西安：长安大学，2005．力加固连续刚构桥是改善结构受力的行之有效方[4]熊学玉．体外预应力结构设计[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．法。为同类桥梁加固设计工程积累经验。(上接第110页)P，kPaP／kPa[参考文献][1]王铁宏．全国重大工程项目地基处理实录[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．[2]JGJ79—2002，建筑地基处理技术规范[S]．[3]水伟厚．冲击应力与高能及强夯系列试验研究[D]．上海：同济大学，2003．[4]现代建筑设计集团申元岩土工程公司．高能级强夯加固机理工法与专用机械研制(2004一结一地一O3)[R]．现代建筑设计集团申元岩土工程有限公司．2007．[5]叶书麟，叶观宝．地基处理[M]．北京：中国建筑工业出版，2o03．[6]靳振波．强夯置换法在公路工程中的应用[J]．黑龙江交通科技，2006，(4)：4—15．‘4结语[7]侯建军．强夯法处理高速公路软土地基[J]．建筑机械与施工机械化，2005，(5)．强夯置换法处理高原重盐渍土地基效果显著，[8]高红旗．盐渍土铁路路基的施工[J]．科技情报开发与经济，完全符合设计要求，可作为施工验收标准。施工中2007，(18)．涉及到地质状况、填料、环境等因素影响，要结合实[9]张立华．盐渍土路基病害与防治[J]．城市道桥与防洪，2006，际，通过检测确定施工方案，才能收到良好效果。(6)．[10]肖让，景世红．强夯置换法施工技术探讨[J]．山西建筑，该方法具有设备简单、施工方便、适用范围广和2008。(1)．节省成本等优点，能有效加固软弱地基，提高承载力；要注意克服噪声、粉尘污染、飞石伤人等不足。