浅谈强夯法在高填方路基施工中的应用

'浅谈强夯法在高填方路基施工中的应用中铁十五局集团王刚【摘要】强夯法是地基处理的一种重要方法，结合具体工程实例,本文主要介绍强夯法在高填方的应用,分析了强夯加固原理,强调了强夯施工要点,通过质量检验,得出了强夯处理效果良好和地基承载力满足设计要求的结论。【关键词】强夯法地基处理设计参数施工要点1、工程概况阳城县阳翼高速公路县城连接线路基工程位于丘陵山地区域，地势由西南向东北倾斜，呈南北高中部低之势，南部层峦叠嶂，沟深谷幽，各种不同地貌错综复杂。西南部诸山海拔较高，其中析城山海拔1888.3米，云梦山海拔1951.4米（为最高点）。西北部为丘陵区，属太岳山余脉。最低点在东南边界，海拔仅380米。本工程高填路堤强夯主要位于K0+160～K0+620段的沟谷，中桩最大的填高33.15米，左侧坡脚最大填高37.59米。本段强夯主要以强夯黄土填筑路基为主，该段地基土以Q2l老黄土和强风化砂岩、泥岩为主，局部为Q4pl冲、洪积粘土或粉细砂，地基承载力不高，地表为松散的种植土，填料主要为湿陷性黄土。由此可见本段地质分布不均匀，为满足要求和保证路基的稳定要求采用强夯法进行处理。2、适用强夯法处理的地质情况-6- 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。3、加固原理强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一巨大的冲击能量，土层在巨大的强夯冲击能作用下,土中产生了很大的应力和冲击波,致使土中孔隙压缩,土体局部液化,夯击点周围一定深度内产生的裂隙形成了良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利溢出,土体迅速固结,从而降低一定深度范围内土的压缩性,提高地基承载力。4、设计参数4.1强夯时单击夯击能3000kN·m,夯锤直径2m,有效加固深度7.0m。4.2夯点呈正方形布置,夯点中心间距5.0m。4.3采用连续夯击方式,根据试夯结果确定夯点的锤击数为6击,每点夯击次数以最后两击夯沉之差不大于5cm为标准进行控制。4.4第一遍夯击按5米间距呈正方形布置,根据场地地基土的情况,第一遍夯击完毕7-10天后可进行下第二遍的夯击。4.5第一、二遍夯击完毕后进行第三遍满夯，满夯按单击夯能不小于1200KN·m对表层松土进行低能级满夯,锤印彼此搭接不小于1/3。4.6地基处理要求:地基处理后的地基承载力特征值不小于200kPa。5、强夯施工要点5.1试夯5.1．1在强夯施工前进行试夯或试验性施工．确定夯点的夯击次数。本工程针对湿陷性黄土进行试验性施工,强夯施工机械采用自动脱钩装置的履带式起重机,在施工前根据规范要求和设计要求-6- 确定的强夯参数，即确定该地质情况的单击夯击能．并选定夯锤重量及确定夯锤预吊高度。在夯锤及起吊高度确定以后，进行试夯，确定夯点的夯击次数。夯点的夯击次数，为了试夯在原地面A区选择了具有代表性的两个50m×20m的区域,采用重17.5t的锤进行单击夯击能3000kN·m,夯点中心距离5m试夯。试夯完成后效果检测地基土地基承载力均达到了设计要求。按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量的关系曲线确定，且应同时满足以下条件：a、最后两击的平均夯沉量不大于50mm；b、夯坑周围地面不应发生过大的隆重起：c、不因夯坑过深而发生起锤困难。最终确定强夯参数为:强夯单击夯击能3000kN·m,夯锤直径2m(锤重17.5t),夯点按正方形形布置,夯点中心距离5m,采用连续夯击方式,第一、二遍夯点的锤击数为6击,最后采用1200kN·m的夯击能对表层松土进行满夯。5.1．2确定夯击范围及夯点布置范围，按规范要求强夯处理范围应大于设计范围，强夯处理宽度为路基两侧边坡坡脚外3m范围内。本工程强夯范围及夯击点布置图如下图一所示：5.2强夯施工工艺流程在做好以上施工准备以后，强夯施工可按以下步骤进行强夯施工：5.2.1清理并平整施工场地：每一平面施工前用推土机将原地面平整,遇到局部土质含水量大的软弱地基采用换填2.0m～2.5m含水量适宜的土进行处理,以便于支承起重设备,确保强夯机械通行和施工。-6- 第一、二遍夯点布置示意图25002500250025002500250050005000500025002500250025002502500500500500第一遍3000kN.m第二遍3000kN.mD/3D/3D/3夯锤直径满夯时夯锤搭接布置示意图图一夯击点布置图（单位cm）5.2.2在平整后的场地上标出第一遍夯击点的位置,并测量场地高程;5.2.3起重机就位,使夯锤对准夯点位置;5.2.4测量夯前锤顶的高程;5.2.5将夯锤起吊到预定的高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平;5.2.6重复步骤⑤，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点夯击：5.2.7重复步骤③至⑥，完成第一遍全部夯点的夯击；5.2.8用推土机将夯坑填平,并测量场地高程;5.2.9在规定的时间间隔后,按上述步骤逐次完成全部夯击遍数,最后用低能量(夯击能1200kN·m)满夯,将场地表层松土夯实,-6- 并测量夯后场地高程。5.3施工过程控制和监测5.3.1在施工时．应配备专人负责监测下列工作：1）开夯前检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;2)在每遍夯击前,对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差和漏夯及时纠正;3)施工过程中按设计要求检查每个夯点的夯击次数,用水准仪测量每个夯点每击的夯沉量;4)施工过程中必须详细记录各项参数和施工情况。5.3.2施工注意事项1）强夯施工前，应查明场地范围内的地下构造物和各种地下管线（尤其是通讯电缆）的位置及标高，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成损坏。2）强夯过程中，当发生严重弹簧现象时立即停止施工，报监理工程师后，再做处理。6、质量检验措施6.1检查了强夯施工过程中的各项施工记录数据,符合设计要求。6.2强夯施工结束后间隔两周时间对地基质量进行了检验。6.3质量检验的方法:根据土性选用原位测试和室内土工试验。对于本工程采取载荷试验、标准贯入试验、钻孔取样土工试验三种方法进行检验。6.3.1载荷试验用于确定强夯后地基承载力和变形模量。6.3.2标准贯入试验用于判断夯后地基承载力并确定有效加固深度。-6- 6.3.3土工试验用于测定土的基本工程特性,如土的比重、密度、含水量、孔隙比、塑性指数、液性指数、透水性、压缩性、抗剪和抗压强度以及固结强度等。6.3.4检测点布置、检验数量:在A区选择三处检测点，按15m×25m网格,从原始沟底向四周边部散发式布设;按30m×30m网格布设;按20m×20m网格布设;重点控制边、角部位。载荷试验取样8组,其中夯点4组,夯间4组。5)夯后试验结果:载荷试验结果表明,经过强夯后地基承载力有显著提高。标准贯入试验检测结果表明,有效加固深度能满足设计要求。7、结语本工程共有原地面强夯面积为35587m2；回填黄土土地基采用强夯法进行处理的有24m深度处需强夯面积27950m2,16m深度处需强夯面积30836m2,8m深度处需强夯面积11007m2。经过为期施工工期2.5个月的原地面强夯施工,从上述施工检测结果可以看出,地基经过强夯法处理后的效果十分显著,能够满足设计地基承载力的要求。与其他地基处理方法比较,采用强夯法处理湿陷性黄土回填路基,不仅节约大量建设资金,缩短建设周期,而且为采用强夯法处理湿陷性黄土积累了经验，同时也使我们工程技术人员可以从中感知强夯施工的全过程，方便工程施工和节省资金和时间，在今后工程施工中如遇到同类地质情况可借鉴。-6-'