湿陷性黄土地区路基施工方法和质量控制要点

'标记：病害概述病害详细分类病害的危害病害产生原因治理措施基本方法湿陷性黄土地区路基施工方法和质量控制要点病害概述湿陷性黄土的危害是指湿陷性黄土在自重压力或自重压力与附加压力作用下,受水浸湿后,土的结构迅速破坏,发生显著下沉的现象。这种特性,会对结构物带来不同程度的危害,使路基及结构物大幅度沉降、折裂、倾斜,严重影响其安全和使用。湿陷性黄土地基处理的方法,在不同的地区,不同的地基土质和不同的结构物,应选用不同的处理方法。δs=hp-h′ph0，式中：hp为保持天然含水率和结构的试样，加压至一定压力下沉稳定后的高度（厘米）；h′p为上述加压稳定后的土样在浸水作用下，下沉稳定后的高度（厘米）；h0为土样的原始高度（厘米）当δｓ值小于0.015时，应定为非湿陷性黄土，当δｓ值大于或等于0.015时，应定为湿陷性黄土。自重湿陷系数δzs按下式求出：δzs=hz-h′zh0，式中：hz为保持天然湿度和结构的试样，加压至土的饱和自重压力时，下沉稳定后的高度（厘米）；h′z为上述加压稳定后的土样，在浸水作用下，下沉稳定后的高度（厘米）；h0为土样的原始高度（厘米）。当δｚｓ＜0.015时，应定为非自重湿陷性黄土；当δｚｓ≥0.015时，应定为自重湿陷性黄土。(1)强夯法强夯法亦称动力固结法,通过重锤的自由落下,对土体进行强力夯实,以提高其强度,降低其压缩性。该法设备简单,原理直观,适用广泛,特别是对非饱和土加固效果显著。这种方法加固地基速度快,效果好,投资省,是当前较经济简便的地基加固方法之一。采用强夯发处理黄土路基时，地下水位应低于处理深度0.5m-1.0m，且湿陷性黄土厚度不大于6.0m。强夯处治的实际效果严重受地形影响。地形平坦，强夯能量向下传递，产生路基压实，消除湿陷性的效果；水平方向向四周压缩，产生水平的压密变形，当夯点附近有凌空面时，强夯在凌空面受约束越低，变形增大，对土体不产生压密，而是使土体松散变形。具体应用与路基来说，路基中央产生土体压密变形而边坡处产生松散变形。决定工程加固地基的强制性要求是有效地基处理深度和处理后地基具有的承载能力。由于湿陷性黄土天然状态的承载力己可满足公路路基设计的需要，地基处理后承载力还会提高，因此，对公路工程来说，决定工程加固地基的强制性要求是有效地基处理深度，特别是有效消除黄土地基湿陷性的深度。确认强夯法地基处理湿陷性黄土的有效地基处理深度，按公路工程的实际需要，需要满足两个要求：强夯后最后两击的平均夯沉量不大于50mm：处理深度内地层的湿陷系数6s≤0．015； 影响强夯法加固地基处理效果的主要因素除湿陷性黄土的性质外，主要有：夯击能大小、夯点间距、单点夯击次数、夯击遍数和强夯搭接方式、间歇时间等，其它因素还有锤底形状、施工工艺。(1)施工工艺湿陷性黄土的强夯处理，按西北地区的经验一般采用三遍成夯或两遍成夯施工工艺。三遍成夯施工工艺首先进行高能级主夯，夯点布置一般呈梅花型或矩形，其目的在于加固深部土层；其次利用中能级强夯进行间夯或复打，夯点在主夯点或在主夯夯点上复打，其目的在于加固上部土层。最后利用低能级强夯进行满夯，其目的在于夯实表层松土。两遍成夯施工工艺首先进行高能级主夯，夯点布置一般呈梅花型或矩形，目的在于加固深部土层：其次利用同能级或低能级进行满夯，采用1／2或1／3，其目的在于夯实表层松土。至于采用何种强夯施工工艺，与预定加固地基土的深度和湿陷性黄土的性质有关。预定加固地基土的深度大，需要采用的夯击能大，表层产生的松动的幅度也大，需要进行二次复打加固上部的松动土层，就需要三遍成夯施工工艺，否则仅采用两遍成夯施工工艺就可满足要求。(2)夯锤重与夯锤面积由于受施工设备的限制，夯锤的起吊高度一般有限，所以夯锤锤重实际上决定了强夯夯击能的大小。根据梅纳修正公式，D=K4WH／IO，处理深度D主要与重量W和起吊落距H有关。由于起吊落距H受施工设备限制，调整幅度有限，因此需要处理的土层深度越大，要求的强夯夯锤重越大。夯锤的面积主要考虑夯锤的单位面积静压力，一般夯锤的单位面积静压力为25～60KPa。要求夯锤的面积既不能过大，也不能过小，静压力过大时能量剪切土体做功，影响加固深度。(3)夯点间距夯点间距一般由现场试验确定，一般强夯设计中主夯的夯点间距为1．5"～2d(d为夯锤直径)。夯间距大小直接影响强夯的有效处理深度，夯间距能主要用于挤密前期夯实过的地层，不能有效发挥强夯功效，使有效处理夯间距过大，夯击能能有效发挥强夯功效，但不能使夯间点的地层得到无法满足处理要求，使有效处理深度也变小。因此，必须通过现场试验确定夯点间距。(4)夯点布置夯点布置应根据基底平面形状，采用等边三边形、等腰三角形或正方形布置。根据西北地区的研究经验，处理湿陷性黄土的地基，夯距相同但夯点布置不同的强夯，其有效加固深度相差不大，并且物理力学性质的增长率及标贯效果也相近。但是从夯点间指标绝对值来看，土质改善却以梅花点布置优于正方形布置。(5)单点夯击次数单点夯击次数应由现场试夯得到的夯击次数和夯沉量曲线确定，并同时满足：单击夯击能小于4000KN·nl时，最后两击的平均夯沉量不宜大于50mm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。实际施工中，应在保证地基处理质量的前提下，尽可能降低单点夯击次数这样可以加快施工速度，提高施工效益。(6)强夯的间歇时间强夯的间歇时间等于土的超静水压力的消散时间，一般为2～4周。对于湿陷性黄土，地下水位距地面很深，在正常含水量下，一般可连续进行施工。 (7)强夯与夯击顺序问题实践证明，强夯l遍，再搭夯l遍，总共2遍就可以完成湿陷性地基的加固。强夯施工时，要一次打够指定能级下的最佳夯击数，以夯锤不倾斜夯坑周围场地隆起不多为原则。如果强夯后，表土松散干燥，则宜用水喷淋，使其湿润后再搭夯，以夯打密实。为防止夯坑敞口导致地基土变得干燥，并为夯坑免遭雨水浸泡，强夯一部分后，夯坑应立即回填推平并进行搭夯。(8)搭夯问题首先，用推土机将强夯后的场地推平，然后在夯击范围内作低能级搭夯。要求I／4夯印相重叠搭夯1遍，每点3～4击，若土质较差，甚至可采用5击。由于强夯时落锤激发的剪切波和瑞利波的剪切扰动，冲破了土的自重压力和颗粒间结合力的约束，使夯击后的土，在地面表层剪力破坏严重，土的表层出现松动区。为了克服这种松动，用低能量搭夯来加固浅层地基土，效果很好，夯后压缩模量平均值可比夯前有较大幅度的提高。搭夯的夯击能量不宜过大，以每击强夯能量的30％左右为宜。(2)灰土挤密法灰土挤密法是利用打桩机或振动器将钢套管打入地基土层并随之拔出,在土中形成桩孔,然后在桩孔中分层填入石灰土夯实而成灰土桩。它与夯实、碾压等竖向加密方法不同,属横向加密土层。施工中当套管打入地层时,管周地基土受到了较大的水平向挤压作用,使管周一定范围内地基土的工程物理性质得到改善,其密实度增加、压缩性降低、湿陷性全部或部分消除。(3)冲击碾压法冲击碾压是表层夯实的一种,它适合于处理湿陷性比较浅的地基,在1~3m以内有较好的处理效果,主要机理也是重复夯打地基,使土的密实度增大,土的物理力学性质改变,以减少或消除地基的变形,主要用于处理饱和度不大于60%的湿陷性黄土地基。(4)垫层法垫层法是将处理范围内的湿陷性黄土挖出,过筛并按一定体积比与石灰或水泥混合均匀,然后分层铺设,夯实,即形成灰土或水泥土垫层。因无机胶体料的加入,垫层的力学湿度指标如不透水性均大幅度提高,同时还获得了抗湿化性的优良性质,强度高、隔水性强、不湿化等特点。垫层厚度一般为10~30m。它消除了垫层范围内的湿陷性,减轻或避免了地基因附加压力产生的湿陷。这种方法施工简易,效果显著,是一种常用的地基浅层处理或部分湿陷性处理方法,经这种方法处理的灰土垫层的地基承载力可达到300kPa(素土垫层可达200kPa)且有良好的均匀性。(5)隔水法隔水法主要是用一层防水土工布覆盖在开挖好的基础上,起到隔水作用,从而阻止水对原状土的影响。隔水法主要用于路基挖方段、边坡、边沟、排水沟、基坑的隔水,施工时要注意增设纵向和横向排水暗沟,将阻隔的水都通过合理的途径排出,使路基底或结构物基坑不积水,确保隔水的有效性。 '