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摘要:高填方路基沉降是高填方路基常见的病害,它的形成主要两方面原因,一是受到自然环境如地质、地形、水文及气候等影响,二是受到路基自身荷载和车辆动载的作用。要保证高填方路基的长期稳定关键在于设计和施工阶段的控制。强夯施工法是确保高填方路基填筑的关键技术之一,因此必须确保强夯施工的质量。本文概述了强夯技术,分析了其在实际工程中的施工要点。
关键词:高填方路基;填筑;强夯
中图分类号:U213文献标识码: A
一、强夯技术概述
强夯法又称为动力固结法或动力压密法,是利用起重机械吊起大吨位夯锤,起重到一定高度处自由落下,给路基填料和地基以强大的动力冲击,迫使岩土颗粒位移,提高填筑层密实度和地基强度的有效施工方法。它的基本原理是:土层在巨大的强夯冲击能作用下,土中产生了很大的压实和冲击波,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,从而降低此深度范围内土的压缩性,提高地基承载力。
二、高填方路基填筑强夯施工应用
(一)工程概况
某市东部化工园区规划用地北邻胶济铁路,距309国道约2.5公里。拟建南园区H路南延与北园区南官路连通形成整个园区“十”字形路网骨架的南北向主干道,位于北园区中部,南园区西侧,是连接南北园区区间交通,园区对外货运交通的重要干道。H路南延道路工程南园区段起讫桩号为k0+600-k3+133.633,全长2533.633m。断面形式为一块板,路基宽40米,其中行车道宽22.5米,两侧各3米人行道及5.75米绿化带。本段工程主线总长2.53km,主要工程数量如下:路基强夯25万㎡。其中路线南段(2+120—2+580)采石坑内工作面极不规整,坑内深浅不一,且开挖后废弃碎石被随意丢弃、堆积,此段坑体内路基及坑体以南(2+580—3+134)路线内所有路基填方高度大于3m的填方路段属于高填方段。对此部分路基,将路基范围内地表清理及填前压实后,以符合要求的路基填料分层回填压实后,进行强夯加固处理,夯击能采用1200KN.m,每部处理深度不大于4m。回填时注意清除现状岩壁处危石及松动石块,注意在路线与岩壁相交处挖设错台。
(二)强夯地段路基处理
强夯地段施工采用锤重50t强夯机,分三遍夯,第一遍、第二遍、第三遍为点夯,采用跳夯法,第四遍为满夯,夯击次数按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并同时满足: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過大的隆起,不因夯坑过深而提锤困难。夯击能量满足点夯2000-4000KN/m,满夯1000KN/m;点夯间距4米,为正三角形布点,满夯四点中心搭夯一点详见下图。对于渗透性较大的砂性土,可连续夯击,对渗透性较差的黏性土路基,间隔时间3-4周。
(三)强夯施工技术
1、施工准备
(1)人工排水,最大限度地降低水位;砂坑两端路基坡角线以内砂层以上的表层土全部清除,用推土机从两端向坑中心推砂,推砂厚度为坑中水面与推砂表层大致一样高(砂层略高一些),确保推砂浸水进一步密实,修筑施工道路,表层平整后用轮胎压路机碾1~2遍。
(2)施工放样,测量现有地面断面标高,为填筑和夯实准备数据,并在安全位置设置长期标高观测点。
(3)选择填筑材料,强夯适用于处理碎石土,砂土或低饱和度的粘土,不宜选用高饱和度的粉土或者粘性土;本着因地制宜、就地取材、节省成本的原则,选用附近水泥厂产生的废弃物、山坡表层的风化岩作为填筑材料,最大限度减少成形后路基材料的湿化变形,提高路基边坡的稳定性。
(4)机械准备,强夯设备是由起重机和夯锤两部分组成,起重机采用波兰产的1001型履带吊车,起吊高度17.8m,夯锤为圆形底面夯,直径2.05m,总重186kN~ZL50装载机,SH320推土机,F250平地机,YZ18A振动压路机,3Y-18/21光轮压路机,YL27轮胎式压路机各一台。
2、第一遍点夯施工
强夯机械就位以后,使夯锤对准夯点位置,检查锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求。将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶定点位置的高程,如锤顶倾斜,应及时将坑底整平。重复以上步骤,按设计规定的夯实次数及控制标准,完成一个夯点夯实。单点夯击能控制在2000KN.m,单点夯击次数一般按最后两击沉降量差不大于50mm控制,每点夯击3~5次,夯点间间距5m。重复以上步骤完成全部夯点的第一遍夯击。完成后用推土机将夯坑整平,测量夯后高程,做好施工记录。
3、第二、三遍点夯施工
整平后测量放线夯点,重复第一遍点夯施工步骤(夯距及夯击次数见夯点布置示意图)完成第二、三遍点夯施工。
(四)施工质量控制要点
1、施工前
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。
施工前应选择有代表性并不小于500m2的路段进行试夯,确定最佳夯击落距、夯印搭接面积等参数。夯击次数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。
将地表杂草、树根、腐植土清除干净,原地面推平后压实并测量原地面压实度。以实测压实度作为控制比较值。
在整平场地上,按夯点布置图布置夯点,夯点位置应准确测放,标明位置,方便后续施工。
提前测定地基含水量。对高于最佳含水量地段应做翻晒处理,低于含水量地段应做渗水处理。
2、施工中
(1)夯击时严格按设计确定参数及标准进行,落锤保持平稳准确,如遇锤侧向倾斜应及时查明原因,并做相应技术处理。
(2)做好强夯过程中的测量记录工作。夯前应对锤重进行计量,对落距进行标定。现场观察使用S3水准仪测量夯沉量。现场工程师应对夯点布置、夯击次数、单击夯沉量等强夯参数进行详细记录,作为质量控制依据。
(3)应密切注意夯击中的异常变化,在构造物附近强夯作业时,应加强观察,一旦发现危及构造物安全时要立即停夯,通知总监办、监理处、设计人员研究处理。
如强夯过程中,当发生严重弹簧现象时立即停止施工,报监理工程师处理。建议处理方案:
a、挖除换填法:当路基强夯弹簧现象发生范围较大时,将弹簧土及其下部的潮湿土层全部挖除,然后换填透水性较差的填料(如粘土或无机结合料稳定土)再次夯实,填筑时应加快施工进度,做好防水措施,避免雨水进入再次引起弹簧现象。
b、无机结合料稳定处理:本方法适用于路基弹簧现象发生范围较小且工期紧张的情况,根据现场实际检测的土方含水量,掺加适量的生石灰或水泥,(每掺加1%的无机结合料,含水量可减少2%)当达到最佳含水量时再次夯击。
3、施工后
强夯结束后检测密实度,并与始测密实度对比,以增加至设计密实度为测控标准,如遇密实度下降或持平现象,应及时汇报总工程师,对其原因进行分析,作出相应的处理措施。
结束语
本工程高填方路基于2013年3月10日开工,2013年6月30日完工,经过沉降观测,证明采用重锤夯实有效防高填方路基从填挖结合部开裂。
参考文献
[1]井建荣.强夯施工技术及其在高填方路基上的应用[J].交通标准化,2012年15期.
[2]申毅卓.山区高速公路高填方路基沉降强夯处置措施研究[D].建筑与土木工程:河北工业大学,2011.
关键词:高填方路基;填筑;强夯
中图分类号:U213文献标识码: A
一、强夯技术概述
强夯法又称为动力固结法或动力压密法,是利用起重机械吊起大吨位夯锤,起重到一定高度处自由落下,给路基填料和地基以强大的动力冲击,迫使岩土颗粒位移,提高填筑层密实度和地基强度的有效施工方法。它的基本原理是:土层在巨大的强夯冲击能作用下,土中产生了很大的压实和冲击波,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,从而降低此深度范围内土的压缩性,提高地基承载力。
二、高填方路基填筑强夯施工应用
(一)工程概况
某市东部化工园区规划用地北邻胶济铁路,距309国道约2.5公里。拟建南园区H路南延与北园区南官路连通形成整个园区“十”字形路网骨架的南北向主干道,位于北园区中部,南园区西侧,是连接南北园区区间交通,园区对外货运交通的重要干道。H路南延道路工程南园区段起讫桩号为k0+600-k3+133.633,全长2533.633m。断面形式为一块板,路基宽40米,其中行车道宽22.5米,两侧各3米人行道及5.75米绿化带。本段工程主线总长2.53km,主要工程数量如下:路基强夯25万㎡。其中路线南段(2+120—2+580)采石坑内工作面极不规整,坑内深浅不一,且开挖后废弃碎石被随意丢弃、堆积,此段坑体内路基及坑体以南(2+580—3+134)路线内所有路基填方高度大于3m的填方路段属于高填方段。对此部分路基,将路基范围内地表清理及填前压实后,以符合要求的路基填料分层回填压实后,进行强夯加固处理,夯击能采用1200KN.m,每部处理深度不大于4m。回填时注意清除现状岩壁处危石及松动石块,注意在路线与岩壁相交处挖设错台。
(二)强夯地段路基处理
强夯地段施工采用锤重50t强夯机,分三遍夯,第一遍、第二遍、第三遍为点夯,采用跳夯法,第四遍为满夯,夯击次数按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,并同时满足: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過大的隆起,不因夯坑过深而提锤困难。夯击能量满足点夯2000-4000KN/m,满夯1000KN/m;点夯间距4米,为正三角形布点,满夯四点中心搭夯一点详见下图。对于渗透性较大的砂性土,可连续夯击,对渗透性较差的黏性土路基,间隔时间3-4周。
(三)强夯施工技术
1、施工准备
(1)人工排水,最大限度地降低水位;砂坑两端路基坡角线以内砂层以上的表层土全部清除,用推土机从两端向坑中心推砂,推砂厚度为坑中水面与推砂表层大致一样高(砂层略高一些),确保推砂浸水进一步密实,修筑施工道路,表层平整后用轮胎压路机碾1~2遍。
(2)施工放样,测量现有地面断面标高,为填筑和夯实准备数据,并在安全位置设置长期标高观测点。
(3)选择填筑材料,强夯适用于处理碎石土,砂土或低饱和度的粘土,不宜选用高饱和度的粉土或者粘性土;本着因地制宜、就地取材、节省成本的原则,选用附近水泥厂产生的废弃物、山坡表层的风化岩作为填筑材料,最大限度减少成形后路基材料的湿化变形,提高路基边坡的稳定性。
(4)机械准备,强夯设备是由起重机和夯锤两部分组成,起重机采用波兰产的1001型履带吊车,起吊高度17.8m,夯锤为圆形底面夯,直径2.05m,总重186kN~ZL50装载机,SH320推土机,F250平地机,YZ18A振动压路机,3Y-18/21光轮压路机,YL27轮胎式压路机各一台。
2、第一遍点夯施工
强夯机械就位以后,使夯锤对准夯点位置,检查锤重和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求。将夯锤起吊到预定高度,待夯锤脱钩自由下落后,放下吊钩,测量锤顶定点位置的高程,如锤顶倾斜,应及时将坑底整平。重复以上步骤,按设计规定的夯实次数及控制标准,完成一个夯点夯实。单点夯击能控制在2000KN.m,单点夯击次数一般按最后两击沉降量差不大于50mm控制,每点夯击3~5次,夯点间间距5m。重复以上步骤完成全部夯点的第一遍夯击。完成后用推土机将夯坑整平,测量夯后高程,做好施工记录。
3、第二、三遍点夯施工
整平后测量放线夯点,重复第一遍点夯施工步骤(夯距及夯击次数见夯点布置示意图)完成第二、三遍点夯施工。
(四)施工质量控制要点
1、施工前
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。
施工前应选择有代表性并不小于500m2的路段进行试夯,确定最佳夯击落距、夯印搭接面积等参数。夯击次数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定。
将地表杂草、树根、腐植土清除干净,原地面推平后压实并测量原地面压实度。以实测压实度作为控制比较值。
在整平场地上,按夯点布置图布置夯点,夯点位置应准确测放,标明位置,方便后续施工。
提前测定地基含水量。对高于最佳含水量地段应做翻晒处理,低于含水量地段应做渗水处理。
2、施工中
(1)夯击时严格按设计确定参数及标准进行,落锤保持平稳准确,如遇锤侧向倾斜应及时查明原因,并做相应技术处理。
(2)做好强夯过程中的测量记录工作。夯前应对锤重进行计量,对落距进行标定。现场观察使用S3水准仪测量夯沉量。现场工程师应对夯点布置、夯击次数、单击夯沉量等强夯参数进行详细记录,作为质量控制依据。
(3)应密切注意夯击中的异常变化,在构造物附近强夯作业时,应加强观察,一旦发现危及构造物安全时要立即停夯,通知总监办、监理处、设计人员研究处理。
如强夯过程中,当发生严重弹簧现象时立即停止施工,报监理工程师处理。建议处理方案:
a、挖除换填法:当路基强夯弹簧现象发生范围较大时,将弹簧土及其下部的潮湿土层全部挖除,然后换填透水性较差的填料(如粘土或无机结合料稳定土)再次夯实,填筑时应加快施工进度,做好防水措施,避免雨水进入再次引起弹簧现象。
b、无机结合料稳定处理:本方法适用于路基弹簧现象发生范围较小且工期紧张的情况,根据现场实际检测的土方含水量,掺加适量的生石灰或水泥,(每掺加1%的无机结合料,含水量可减少2%)当达到最佳含水量时再次夯击。
3、施工后
强夯结束后检测密实度,并与始测密实度对比,以增加至设计密实度为测控标准,如遇密实度下降或持平现象,应及时汇报总工程师,对其原因进行分析,作出相应的处理措施。
结束语
本工程高填方路基于2013年3月10日开工,2013年6月30日完工,经过沉降观测,证明采用重锤夯实有效防高填方路基从填挖结合部开裂。
参考文献
[1]井建荣.强夯施工技术及其在高填方路基上的应用[J].交通标准化,2012年15期.
[2]申毅卓.山区高速公路高填方路基沉降强夯处置措施研究[D].建筑与土木工程:河北工业大学,2011.