强夯法在常吉高速公路高填路堤施工中的应用.pdf

2013年2期西南公路xINANGONGLU强夯法在常吉高速公路高填路堤施工中的应用杜勇立(湖南省交通规划勘察设计院，中南公路建设及养护技术湖南省重点实验室长沙410008)【摘要】在汲取以往强夯法处理地基的理论研究和工程实践的基础上，结合湖南常吉高速公路施工现场采用强夯法加固路基的施工实例，针对碎石土路基强夯加固原理、夯击能传递机理、结合碾压加速路基固结沉降机理进行了进一步的分析研究，同时显示了其在高速公路高填路基的长期稳定性等方面有着良好的处理效果和推广价值。【关键词】强夯处理；碎石土路基；路基沉降；处理效果【中图分类号】U416．1【文献标识码】A强夯法最早是由法国Menard技术公司1969年在路基土的类别可分为动力夯实、动力固结、动力置古代重锤夯实法基础上创用的。我国自1978年引入换三种情况，其共同特点是：通过破坏土的天然结以来，由于其效果显著、设备简单、施工方便快构并达到新的稳定状态。捷、适用范围广、经济易行、节省材料等优点，在从以往的夯击试验可知，夯坑的累计夯沉量随我国工程技术界迅速推广，在房建、码头、机场得夯击次数的增加而增加，每击夯沉量的大小与单击到了广泛应用，并近年逐步应用于高速公路路基的加夯击能有关，即单击夯击能越高，每击夯沉量也就固处理。本文结合湖南常吉高速公路山区高填路堤采越大。同时夯坑的累计夯沉量的增长幅度随夯击次用强夯法加固路基的施工情况，简单介绍了其设计思数的增加而逐渐减小。路、路基土体在强夯作用下的应力应变规律以及强夯3夯击能的传递机理法在处理碎石土路基上的良好效果和推广价值。强夯的特点是将机械能转换为势能，再变为动1项目概括能作用于土体。在重锤作用于地面的一瞬间，强夯长沙至重庆公路通道湖南省常德至吉首高速公使得土体产生强烈的振动，这个振动过程形成波，路是国家实施西部开发战略重点规划建设八条公路根据其作用、性质和特点可分为面波和体波。通道中的一段，也是交通部规划的国家重点公路网强夯主要是由体波起加固作用，体波又可分为中泉州一毕节线和宁波一樟木线在湖南省境内的共纵波(P波)和横波(s波)。其中纵波是由震源向线段。该路线位于湖南省西北部，沅麻盆地东南边外传递的压缩波，质点的振动方向与波的前进方向缘、雪峰山褶皱带西北边缘，地势起伏较大，属于一致，同时伴随着体积的变化，一般周期小，振幅典型的山区高速公路，本文所研究的常吉高速公路小；横波是由震源向外传递的剪切波，质点的振动岩湘西段碎石土路基碎石含量达6090％，主要来方向与波的前进方向垂直，不产生体积的变化，一源于道路沿线隧道和边坡开挖，填料级配难以控般周期长，振幅较大。需要指出的是，横波只能在制，虽然进行了大规模的改石工作，但路基填筑后固体中传播，而纵波在固体、液体里都可以传播。孑L隙仍然较大，压实质量难以控制，极易产生较大纵波与横波的传播速度理论上可以用下列公式的工后沉降和不均匀沉降。因此，如何控制路基沉计算：降是设计与施工所面临最关键的技术难题。2强夯法的加固机理√强夯法加固机理研究主要侧重于夯击能对路基=(2)土所产生的作用及其在路基土体中的传递过程。按 西南公路式中：的平衡位置上去，孑L隙被压缩，填筑体变得密实，一纵波速度(m／s)；体积减小，这是碎石土压缩的主要部分；一横波速度(m／s)；(2)填料颗粒本身或棱角在荷载作用下产生破E一介质弹性模量(kPa)；碎，填充到孔隙中去，造成填筑体体积减小，这是G一剪切模量(kPa)；碎石土压缩的次要部分；P一介质密度(kN／m)；(3)骨料颗粒在荷载的作用下产生弹性变形，一介质泊松比。引起填筑体体积压缩和颗粒的剪切变形，这部分变在实施强夯时，夯击能量释放于一定范围内，形数量极少。因此在研究填石体变形时主要研究前使土体得到不同程度的压密加固。由于强大的夯击两种变形。能使得土体产生剪切压缩和侧向挤压，一般地面以4．2强夯结合碾压对沉降量的控制下0．5m范围内土体为扰动松弛区，0．5～5．0m(或者对于碎石土路基，若颗粒级配不好，实质量更深)范围内为压密加固区(见图1)。控制不好，填筑体孑L隙比较大，T后沉降必定较大。为了加速填方层的固结压密，缩短预压加同的时间，同时减少路基的工后沉降，对路基采用强夯结合碾压的施丁方法。(1)分层碾压的物理过程。采用碾压设备对填方土层进行压实时，在乐实机械的短时荷载或振动荷载作用下，将产生几种不同的物理现象：使大小土块重新排列和相互靠近；图l强夯加固模式使单个土颗粒重新排列和相互靠近；强夯加l古J填方土层时，冲击型动力荷载在瞬间使土块内部的土颗粒重新排列和相互靠近；使土体体积缩小，土体密实，承载力提高，由于土使小颗粒进入大颗粒的孔隙中。体颗粒发生相对位移重新排列，土体中的气体被排对于碎石土的碾压，其过程就是土中气体被挤出，经过强夯处理后，土体达到最密实状态。出的过程，其变形主要南土颗粒的相对位移引起，有时浅层块石、碎石可能还伴随有局部的击碎。4强夯控制沉降量的机理研究(2)强夯过程中路基的加速沉降。4．1路基变形分析基于本路段填土的多为挖方土体材料，碎石较土体和其它材料一样，受力后要变形，从而产多。一般强夯_丁程设计多以承载力为依据，但对公生沉降。一般来说路基土的沉降可以认为是由产路路基而言，更关心的是路基的沉降量。这里主要生机理不同的三部分组成，即：分析强夯施T时碎石土产生的加速沉降。S=S『LSSt3设强夯的有效影响深度为h，强夯作刚下土层的式中：压缩量为，强夯前后土体的平均干密度分别为P一瞬时沉降(初始沉降)；P，根据强夯前后土体的质量不变可得：一同结沉降；P。h。。(h-S)(4)一次固结沉降(蠕变沉降)。由于干密度可由压实度和最大十密度来表示，对于碎石土路基，渗透性很大，碎石土与普通设、分别为夯实前后的平均压实度，则式(4)细粒土在组成上最大的区别是填料颗粒间的空隙中可表示为：没有水分驻留。碎石土路基在荷载作用下的压缩通=·(一S1，Hp：常由j部分组成：。=Xoh／(h-S)(5)(1)碎石土在荷载作用下，克服颗粒间的摩擦rJ力，产生滑动和滚动，移动到较为密实和更为稳定义因为Pd=莆，P、分别表示土体一{：密度和土6