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【摘 要】以延安新区北区道路路基为研究对象,分析总结在“削山填沟”的特殊工程情况下,最为经济有效的路基处理方法。
【关键词】高填方;湿陷性黄土;强夯;灰土挤密桩
1.工程概况
从2012年4月份开始,一场轰轰烈烈的“造城运动”正在延安市以超常规的方式进行。根据正在实施的“中疏外扩、上山建城”发展战略,延安市将通过“削山、填沟、造地、建城”,将用10年时间,最终将整理出78.5平方公里的新区建设面积,在城市周边的沟壑地带建造一个两倍于目前城区的新城。
工程建设区域通过“削山填沟”而来,历数目前国内湿陷性黄土地区最大的岩土工程,最大填方高度达120米,整个场区填方区与挖方区面积均等,且具有自重湿陷性。填方区与挖方区呈现“齿牙交错”的无规则带型分布。工程设计难度较大,道路工程的技术关键点是路基处理问题,包括挖方区、填方区和填挖交界区的处理。湿陷性黄土地区“削山造地”的填方区会遇到黄土沉降这个技术难题,在填挖交界处,因路基跨越两种不同性质的土层,易引起道路开裂。
2.路基处理方法
目前,针对湿陷性黄土常用的处理方法有换土垫层法、强夯法、灰土挤密桩法、预浸水或桩基础,对于湿陷性黄土厚度比较大,采用浅层处理不能满足要求时,比较常用的处理办法有强夯法和灰土挤密桩法,这两种方法在处理湿陷性上各有优势。
(1)挖方区
道路沿线分布的黄土层具Ⅰ-Ⅲ级自重湿陷性,土层自身产生自重应力和荷载作用下产生的附加应力(即基础底面按触压应力),从而产生不均匀沉降。显然地基土满足不了路基承载力和路基变形的要求,天然路基方案不成立。挖方路基采用浅层换填或掺灰处理即可。本工程在机动车道路床顶面以下80cm、非机动车道路床顶面以下50cm进行掺灰6%处理。
(2)填方区
拟建道路沿线场地分布有大量的填土层,其特点是填方面积大、厚度大、方量大。在场地整平过程中,素填土层已经过碾压、振动碾压、强夯等机械夯实的压实。但是填土的压实作用也不尽相同,从标准贯入测试反映出不同地段的压实作用有强有弱,即是在同一孔中的不同深度段也体现出类似情况,填土层难以控制不均匀沉降。所以从地层整体来考虑,需进行进一步路基处理。
强夯法对地基土施加很大的冲击能,在地基土中所出现的冲击波和动应力,可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时,夯击能还可提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点,针对延安新区面积大、土层厚的填方区,强夯法是最经济有效的路基处理方法。故对填方路基(填高>5m)采用重锤强夯处理,并在机动车道路床顶面以下80cm、非机动车道路床顶面以下50cm进行掺灰6%处理。填方路基(填高≤5m)进行道路压实和灰土换填即可。
要达到设计要求的有效加固深度,必须大幅度提高单击夯击能。从降低工程费用来分析,选择台班费用较低的施工机械是降低施工费用的主要环节。从我国强夯施工现状出发,选用单击夯击能不超过3000 kN·m是最经济的。
针对延安新区的路基处理,强夯的点夯夯击能为3000kN·m,呈梅花形布置,间距为4m;满夯夯击能为1000kN·m,满夯印锤搭接长度为锤径的1/4。强夯后要求路基复合地基承载力应大于180KPa。局部有建筑物或地下结构时可用冲击式碾压代替强夯法。
(3)填挖交界区
填挖交界区地层变化大,路基土均匀性较差,路基及管线跨越两种不同性质的土层,易引起道路及管线开裂。
灰土挤密桩与其他地基处理方法比较,具有如下主要特征:
①灰土挤密桩是横向挤密,但同样可以达到所要求的加密处理后的最大干重度的指标要求;
②与土垫层相比,无需开挖回填,因而节约了开挖和回填土方的工作量;
③由于不受开挖和回填的限制,一般处理深度可达12m~15m。
与强夯法相比较,挤密法对现状的扰动更小,处理深度更深,效果更彻底,且根据填挖交界区的不同位置,可灵活设置桩长,针对性更好。
一般填挖路段(填挖高≤5m)填挖交界处的处理方式为:自然地面横坡陡于1:5时,原地面应挖台阶,台阶宽2米,高1米,且每级台阶设2%横向坡度。高填挖路段(填挖高>5m)填挖交界处的處理方式为:填挖交界处地基采用灰土挤密桩法进行加固处理。道路横向上,处理范围为红线外5m。道路纵向上,处理范围为25m范围内的填方区和15m挖方区,先采用12%灰土挤密桩进行加固,桩径40cm,桩心距110cm,等边三角形布置,桩长按照6~10米设置,桩体施工完成后在桩顶铺设50cm厚2:8灰土,在灰土顶面和中部各铺设一层钢塑格栅。
3.结语
针对湿陷性黄土地区三种不同形式的路基,挖方、高填方和填挖交界区,针对其各自的工程特点,本文提出了经济有效的路基处理方法,挖方区采用浅层换填,高填方区采用强夯处理,填挖交界区采用灰土挤密桩法。本路基处理方法在延安新区北区实施后,通过荷载试验进行沉降观测,路基整体性功能良好,工程效果良好,值得类似项目进行应用和推广。
参考文献:
[1]《挤密桩法处理地基技术规程》(DBJ 61-2-2006).
[2]张晓霞.强夯法与灰土挤密桩法的设计与适用性比较.山西建筑,2010,36(31):107~108.
【关键词】高填方;湿陷性黄土;强夯;灰土挤密桩
1.工程概况
从2012年4月份开始,一场轰轰烈烈的“造城运动”正在延安市以超常规的方式进行。根据正在实施的“中疏外扩、上山建城”发展战略,延安市将通过“削山、填沟、造地、建城”,将用10年时间,最终将整理出78.5平方公里的新区建设面积,在城市周边的沟壑地带建造一个两倍于目前城区的新城。
工程建设区域通过“削山填沟”而来,历数目前国内湿陷性黄土地区最大的岩土工程,最大填方高度达120米,整个场区填方区与挖方区面积均等,且具有自重湿陷性。填方区与挖方区呈现“齿牙交错”的无规则带型分布。工程设计难度较大,道路工程的技术关键点是路基处理问题,包括挖方区、填方区和填挖交界区的处理。湿陷性黄土地区“削山造地”的填方区会遇到黄土沉降这个技术难题,在填挖交界处,因路基跨越两种不同性质的土层,易引起道路开裂。
2.路基处理方法
目前,针对湿陷性黄土常用的处理方法有换土垫层法、强夯法、灰土挤密桩法、预浸水或桩基础,对于湿陷性黄土厚度比较大,采用浅层处理不能满足要求时,比较常用的处理办法有强夯法和灰土挤密桩法,这两种方法在处理湿陷性上各有优势。
(1)挖方区
道路沿线分布的黄土层具Ⅰ-Ⅲ级自重湿陷性,土层自身产生自重应力和荷载作用下产生的附加应力(即基础底面按触压应力),从而产生不均匀沉降。显然地基土满足不了路基承载力和路基变形的要求,天然路基方案不成立。挖方路基采用浅层换填或掺灰处理即可。本工程在机动车道路床顶面以下80cm、非机动车道路床顶面以下50cm进行掺灰6%处理。
(2)填方区
拟建道路沿线场地分布有大量的填土层,其特点是填方面积大、厚度大、方量大。在场地整平过程中,素填土层已经过碾压、振动碾压、强夯等机械夯实的压实。但是填土的压实作用也不尽相同,从标准贯入测试反映出不同地段的压实作用有强有弱,即是在同一孔中的不同深度段也体现出类似情况,填土层难以控制不均匀沉降。所以从地层整体来考虑,需进行进一步路基处理。
强夯法对地基土施加很大的冲击能,在地基土中所出现的冲击波和动应力,可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时,夯击能还可提高土层的均匀程度,减少将来可能出现的差异沉降。强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点,针对延安新区面积大、土层厚的填方区,强夯法是最经济有效的路基处理方法。故对填方路基(填高>5m)采用重锤强夯处理,并在机动车道路床顶面以下80cm、非机动车道路床顶面以下50cm进行掺灰6%处理。填方路基(填高≤5m)进行道路压实和灰土换填即可。
要达到设计要求的有效加固深度,必须大幅度提高单击夯击能。从降低工程费用来分析,选择台班费用较低的施工机械是降低施工费用的主要环节。从我国强夯施工现状出发,选用单击夯击能不超过3000 kN·m是最经济的。
针对延安新区的路基处理,强夯的点夯夯击能为3000kN·m,呈梅花形布置,间距为4m;满夯夯击能为1000kN·m,满夯印锤搭接长度为锤径的1/4。强夯后要求路基复合地基承载力应大于180KPa。局部有建筑物或地下结构时可用冲击式碾压代替强夯法。
(3)填挖交界区
填挖交界区地层变化大,路基土均匀性较差,路基及管线跨越两种不同性质的土层,易引起道路及管线开裂。
灰土挤密桩与其他地基处理方法比较,具有如下主要特征:
①灰土挤密桩是横向挤密,但同样可以达到所要求的加密处理后的最大干重度的指标要求;
②与土垫层相比,无需开挖回填,因而节约了开挖和回填土方的工作量;
③由于不受开挖和回填的限制,一般处理深度可达12m~15m。
与强夯法相比较,挤密法对现状的扰动更小,处理深度更深,效果更彻底,且根据填挖交界区的不同位置,可灵活设置桩长,针对性更好。
一般填挖路段(填挖高≤5m)填挖交界处的处理方式为:自然地面横坡陡于1:5时,原地面应挖台阶,台阶宽2米,高1米,且每级台阶设2%横向坡度。高填挖路段(填挖高>5m)填挖交界处的處理方式为:填挖交界处地基采用灰土挤密桩法进行加固处理。道路横向上,处理范围为红线外5m。道路纵向上,处理范围为25m范围内的填方区和15m挖方区,先采用12%灰土挤密桩进行加固,桩径40cm,桩心距110cm,等边三角形布置,桩长按照6~10米设置,桩体施工完成后在桩顶铺设50cm厚2:8灰土,在灰土顶面和中部各铺设一层钢塑格栅。
3.结语
针对湿陷性黄土地区三种不同形式的路基,挖方、高填方和填挖交界区,针对其各自的工程特点,本文提出了经济有效的路基处理方法,挖方区采用浅层换填,高填方区采用强夯处理,填挖交界区采用灰土挤密桩法。本路基处理方法在延安新区北区实施后,通过荷载试验进行沉降观测,路基整体性功能良好,工程效果良好,值得类似项目进行应用和推广。
参考文献:
[1]《挤密桩法处理地基技术规程》(DBJ 61-2-2006).
[2]张晓霞.强夯法与灰土挤密桩法的设计与适用性比较.山西建筑,2010,36(31):107~108.