强夯法加固公路路基的研究论文_张旭

强夯法加固公路路基的研究论文_张旭

中冶天工集团有限公司 天津 300308

摘要:强夯法作为一种地基处理手段,在公路施工中由于其施工简单,速度快,费用低,应用越来越广泛。不仅能够满足压实度的要求,而且对特殊路基的处理有很好的效果,是一种较好的地基加固方法。

关键词:强夯法:压实度:

1、强夯法的适用条件及应用

对于压实度不足的填方路段,原设计为翻松原路基0.8M-1.0M后,重新分层填筑实成型的办法,实际施工时由于考虑到翻松工程量较大,无堆放场地,路面基层土利用率低,施工操作不方便,且即使路基翻松1.0M深后,在重型车辆荷载作用下,对填方高度超过1.0M的地段路基土仍有变形的可能,所以,原设计方案不能保证高填方路段下层土体的密实度弯沉值变化不大。采用灰土桩挤密等办法来提高填土的密实度时,不但费用高,而且工期长,因此,经过综合考虑,选择了施工简单、速度较快、费用较低的强夯法作为路基改造中的实施方案。

2、强夯法的作用机理

压实度不足的填方路基为非饱和土,强夯时,在土中形成很大的冲击波。在此冲击力的作用下,原路基体被破坏,土颗粒相互靠拢,排出孔隙中的气体,颗粒重新排列,土在荷载作用下被挤密压实,强度提高,压缩性降低。

3、强夯法设计要素

我国目前将重量在1.5T-8.0T的重锤从一定的高度自由落下处理地基时,叫重锤表面夯实法:而将很重的锤(8T-40T)从高处自由落下处理地基时叫强夯法。影响重锤夯实(或强夯)填方路基的因素很多,主要为原填方路基土的本身特性(含水量、空隙比等)、顶面基层硬度、填方高度、需要夯实的范围、夯锤自重、锤型、材质、单位面积夯击能、夯击次数、夯点间距布置以及夯击遍数和水压力消散间隙时间等等。但由于目前我国在用重锤夯实(或强夯)方法加强土基方面还没有一套适应各种土质的完整的理论依据,故仅可在以往一些经验法基础上加以估测,然后在实施前进行现场试夯,得出一些与本项目相关的具体数据,来指导并完成该项目施工,为此这里仅作一些主要数据的估测介绍。

3. 1 锤重或落距

M×h=(H/K)2,…………(1)

式中:M 锤重,t;

h 落距,m;

H 路基填方高度,m;

K 有效加固深度修正系数。无压实的高填土取0.6—0.8,压实度不足的填土取0.34—0.50。

3. 2 单位面积夯击能

单位面积夯击能的大小与路基土的本身特征有关,如顶面基层结构类型和厚度、路基土含水量、孔隙比、孔隙水压力等。单位面积夯击能过小,难以达到预期的夯击效果,单位面积夯击能过大,不仅浪费能源,成本增大,而且对原地面下饱和粘性土来说,强度反而会降低,低填方夯实时该现象更加明显。

3.3 夯点布置及间距

由于公路呈带状,填方地段在夯实时超静孔隙水压力可以沿路基边坡消散,故可根据实际情况,在保证机械转移费用较小和工期要求范围内,尽可能地分段间隔夯实,分批进行。有条件时按路基左、右半幅交错前进,随后再交错返回。

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3.4 夯击次数

夯击次数是重锤夯实(或强夯)法设计中的一个重要参数。夯击次数一般通过现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并控制最后两击的平均沉降量不大于50mm。

3. 5 夯击遍数和间歇时间

为保证路基土的夯击效果,一般应采用2遍夯击,即第1遍为交错夯击式;第2遍为低能满夯式。2遍夯击之间应有一定的时间间隔,以利于路基土中超静孔隙水压力的消散,对渗透性好的路基土可连续夯击。低能满夯完成后,最好再用18 t一21 t静压路机在最佳含水量情况下复压1遍,效果会更好。

3.6 夯击范围

一般夯击范围为填方路基全宽或半宽,以保证将来夯坑填土时压路机碾压。若其边坡密度太差也需夯击时,边坡上夯击部位要筑成平台,以利重锤着落。

4、重锤夯实(或强夯)法施工要点

4.1 夯锤材质、形状及锤底面积选择时,要根据锤重、土质等要求确定。同能级时,铸钢(铁)夯锤重心低,稳定性好,但在夯坑较深时,塌土覆盖锤顶易造成起锤困难;钢板壳填心混凝土夯锤可就地制作,成本较低,但重心高,冲击后晃动大,易起锤,易损坏。另外,在夯击高填方路基时,宜采用锥底圆形锤;夯击低填方路段时,宜选用平底圆形锤;

4.2选择试夯段必须具有代表性。待孔隙水压力消散后,对试夯场地进行测试。根据夯前、夯后测试资料的对比、分析,找出一套经验参数,合理编制施

工方案,指导下一阶段大范围施工;

4.3应注意吊车、脱钩、夯锤机械装置本身、附近人员以及夯点周围建筑物或构造物的安全,并派专人负责施工过程中的监测。

5、重锤夯实(或强夯)法施工的质量检验

重锤夯实(或强夯)法击实路基后,应按《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1—2017检查重锤夯实(或强夯)施工过程中的各种测试数据和施工记录,以及施工后的质量检验报告,不符合设计要求的,应补夯或采取其他有效措施。

6、总结

6.1 运用重锤夯实(或强夯)法处理压实度不足的填方路基来提高路表弯沉指标,不但施工简单,速度快,而且费用低。与达到同样效果的几种处理方法相比,费用约是翻松复压路基的1/3,是灰土桩挤密加固法的l/2;

6.2 重锤夯实(或强夯)法夯击的效果与路基土的含水量关系十分密切,只有在土的最佳含水量条件下才能得到最有效的夯实效果,施工时应注意场地含水量变化。一般粘性土含水量在18%一20%,重粘土含水量在20%一23%时,夯击效果较好;

6.3 在夯击地下水位较高的低路堤时,最好结合路基两侧排水设计,人为地降低地下水位,以免造成在夯击影响深度范围内的地基土液化,反而降低承

载能力;

6.4 应尽量避免雨季施工,同时要保证路基土夯击面高出地下水位o.8m以上,因为饱和土在瞬间冲击力作用下,水分不易排出,很难夯实,往往形成“橡皮土”;

6.5 由于饱和土的可压缩性差,重锤夯实(或强夯)法原则上不可对饱和状态下的土基进行处理,但施工中实际遇到时,可将砂、碎石、石块或煤矸石等抛入其表面进行强夯置换,形成短柱或密实的粒料层,不但承载力可以提高,而且可作为下卧软弱土的良好排水通道,但是费用会有增加,需与其他处理方法比较后实施选用;

6.6 严格控制好夯击能量,既不造成能量过高导致浪费或土基液化,也不要因总能量不足使处理达不到设计效果。

论文作者:张旭

论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期

论文发表时间:2019/7/30

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