论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了强夯施工的特点及基本理论，结合公路中桥头软土地基处理原则和处理过程，对强夯施工中的关键技术和控制要点以及加固效果作了阐述和分析。
关键词：强夯施工；软土地基；桥头跳车；
1 桥头跳车的原因及治理措施
1.1原因分析
桥头跳车是由于桥头伸缩缝处的沉降差异而使路面出现纵向高差，在车辆通过时产生跳跃的现象，下面从个方面分析桥头跳车原因：
施工方面：
（1）施工控制不严，施工完成后桥涵台位置不平整，存在一定的高差；
（2）台背填土时施工设备选型、碾压遍数、分层厚度及施工顺序等工艺控制不合理；
（3）受场地影响，边角部位设备不到位，未进行人工处理；
（4）填料不合格，未严格按设计要求掺配和选择；
设计方面：
（1）前期地勘工作不够深入、细致，对桥涵台背地基类型判断不准确；
（2）地基处理方式不合理，无法有效控制地基沉降；
（3）台背填料选择不合理；
业主方面：
（1）为早日实现资金回收，较大程度压缩工期，使沉降发生在项目运营期内；
（2）项目运营期间管理不善，超载现象普遍而严重。
1.2治理措施
台后路堤沉降有两部分，一是路基沉降，二是地基沉降。据实际调查统计，台后填土高度都在5m以上，甚至高达10m，按理论上当填土高度超过6m的路基，当土基压实度达到95%时，台后沉降可达10—15cm。治理措施主要通过对台背地基处理、填筑材料的选择或处理、设计方案及施工工艺控制三个方面进行：
（1）地基处理：对台背填筑前的软弱或自然地基进行加固处理，是控制桥头跳车的重要措施。对软基的处理目前国内已有很多方法，如排水固结法、换土法、振动碎石桩法、喷粉（浆）桩法、等。
（2）填料的选择或处理：根据试验及大量的施工实践发现灰土的压缩性比素土的压缩性提高25%，压实度提高2%，可减少沉降12%。所以路床范围填料使用石灰稳定土，路床以下至原地面之间的填土，压实度提高到95%，可提高填料强度，有效减少路堤沉降。
（3）施工工艺控制：优先安排台背填筑施工，保证填土的沉降期；严格控制施工层厚小于15 cm；压实机械配套合理，边角部位用小型机具夯实；先铺筑路面，后安装伸缩缝；设置桥头纵坡，减缓从桥梁下来时对路基面层的冲击力；设置桥头搭板等。
2强夯法施工处理软土地基
2.1加固机理
强夯法加固地基，需要破坏土的原始结构，将气体排出，使产生的超空隙水压力通过裂缝排出，土体被挤压后颗粒成分在结构上重新排列，相互靠拢使土体挤密压实，强度提高。整个过程可分为四个阶段：夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密（水及气体排出，孔隙水压力上升）；土体结构破坏（土体强度降低或抗剪强度丧失）；排水固结压密（渗透性能提高，土体裂隙发展，土体强度提高）；触变恢复并伴随固结压密（强度继续提高）。
2.2适用范围
目前，应用强夯法处理地基的工程范围广泛，经常被用于堆料场、公路和铁路路基、机场跑道及码头等工民建项目中，适用于加固从砾石到粘性土的各类地基。
2.3施工方法及质量控制
下文结合龙青高速公路桥头路基强夯施工讲述强夯法施工工艺，其中部分参数是根据该项目设计图纸要求确定。
（1）工艺概述
夯锤重10吨，强夯夯击能1000KN·m，满夯夯击能400KN·m。夯点按正方形布置，第一遍夯击偶数编号主夯点，第二遍夯击奇数编号主夯点，两遍间隔为15天。夯击时先夯第一排然后夯第二排，夯完第一遍后，用碎石渣或砂粒将夯坑填平。重复第一遍步骤，最后以低能量满夯，每点夯击两下，夯点按梅花形布置，夯痕间以1/4夯锤直径搭接。满夯与第二遍强夯间隔7天。
（2）工艺流程
详见强夯法施工工艺流程图（图一）。
（3）施工方法
A清除场地内耕植土，污染土及有机物质，用推土机将场地整平，压路机稳压，周围开挖临时排水沟。
B布设控制网点：首先在强夯范围外设置坐标控制网点桩，同时在其周围合理布置水准点作为控制高程、路基沉降的依据。
C布设夯点：夯点按正方形布置，间距2×D=2×2.2=4.4m，插竹签标示并用白灰标出，具体布置方法如图二所示。
D 根据试验夯参数，进行第一遍偶数点夯击，夯击能采用1000KN.m。夯击时先夯第一排，然后第二排，以此顺序夯击完成第一遍夯点后，将夯坑填平。夯击时测量记录每一夯点夯击次数，沉降量、夯击坑周围土的隆起量，并注意夯击振动的影响范围和程度。
E根据设计要求间隔15天，待土中超静水压力消散后，进行第二遍夯击。第二遍夯击奇数点位，夯击完成后整平，用10m×10m方格网测量预先设置点的高程，计算夯击沉降值。
F第二遍夯击完成间隔7天后，以低能量（400KN.m）将表层松土夯实，夯锤落距4m，每点夯两击，夯点以梅花状排布，夯痕间以1/4D=0.55m搭接。满夯完成后用压路机将整平后的土层碾压密实，测量高程，计算下沉量，同时进行相应试验检测。
图一 强夯法施工工艺流程图
图二 强夯夯点平面布置图
（4）质量控制
强夯施工除严格遵照施工步骤进行外，还应注意以下几项监测工作：
A 检查锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；
B 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和最后两击的夯沉量；
C 由于强夯施工的特殊性，在施工过程中对各项参数和施工情况进行详细记录；
D 控制好时间间隔，并按设计及规范进行高程、压实度和承载力检测。
2.4效果分析
施工过程中，选取不同的点位分别进行高程观测、压实度、地基承载力检测，结果分别见表一、表二、表三。通过表中实测数据可以明显看出，填筑段地基在强夯施工前后其沉降量比较大，同时压实度及地基承载力有了大幅度的提高，从而表明此项工艺在台背地基处理中，在提高地基承载力，减少路堤沉降方面所起到的效果是非常明显的。
3 结束语
强夯技术的应用前景非常广泛，施工简单，速度快，节省材料，加固效果好，因而在建筑、公路、铁路及水利等方面都有很大的发展空间。随着施工技术的不断发展，强夯法和辅以碎石桩、塑料排水板等方法的强夯法处理地基被广泛应用，同时还出现了原土强夯和动力置换强夯等工艺。强夯处理后的地基承载力较高，有效加固深度为5m左右，影响深度在10m左右。强夯法以其施工期短、费用低、效果明显、施工工艺简单等优点在实际工程施工中被广泛应用，并取得了很好的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范；
[2] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范；
[3]《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
关键词：强夯施工；软土地基；桥头跳车；
1 桥头跳车的原因及治理措施
1.1原因分析
桥头跳车是由于桥头伸缩缝处的沉降差异而使路面出现纵向高差，在车辆通过时产生跳跃的现象，下面从个方面分析桥头跳车原因：
施工方面：
（1）施工控制不严，施工完成后桥涵台位置不平整，存在一定的高差；
（2）台背填土时施工设备选型、碾压遍数、分层厚度及施工顺序等工艺控制不合理；
（3）受场地影响，边角部位设备不到位，未进行人工处理；
（4）填料不合格，未严格按设计要求掺配和选择；
设计方面：
（1）前期地勘工作不够深入、细致，对桥涵台背地基类型判断不准确；
（2）地基处理方式不合理，无法有效控制地基沉降；
（3）台背填料选择不合理；
业主方面：
（1）为早日实现资金回收，较大程度压缩工期，使沉降发生在项目运营期内；
（2）项目运营期间管理不善，超载现象普遍而严重。
1.2治理措施
台后路堤沉降有两部分，一是路基沉降，二是地基沉降。据实际调查统计，台后填土高度都在5m以上，甚至高达10m，按理论上当填土高度超过6m的路基，当土基压实度达到95%时，台后沉降可达10—15cm。治理措施主要通过对台背地基处理、填筑材料的选择或处理、设计方案及施工工艺控制三个方面进行：
（1）地基处理：对台背填筑前的软弱或自然地基进行加固处理，是控制桥头跳车的重要措施。对软基的处理目前国内已有很多方法，如排水固结法、换土法、振动碎石桩法、喷粉（浆）桩法、等。
（2）填料的选择或处理：根据试验及大量的施工实践发现灰土的压缩性比素土的压缩性提高25%，压实度提高2%，可减少沉降12%。所以路床范围填料使用石灰稳定土，路床以下至原地面之间的填土，压实度提高到95%，可提高填料强度，有效减少路堤沉降。
（3）施工工艺控制：优先安排台背填筑施工，保证填土的沉降期；严格控制施工层厚小于15 cm；压实机械配套合理，边角部位用小型机具夯实；先铺筑路面，后安装伸缩缝；设置桥头纵坡，减缓从桥梁下来时对路基面层的冲击力；设置桥头搭板等。
2强夯法施工处理软土地基
2.1加固机理
强夯法加固地基，需要破坏土的原始结构，将气体排出，使产生的超空隙水压力通过裂缝排出，土体被挤压后颗粒成分在结构上重新排列，相互靠拢使土体挤密压实，强度提高。整个过程可分为四个阶段：夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密（水及气体排出，孔隙水压力上升）；土体结构破坏（土体强度降低或抗剪强度丧失）；排水固结压密（渗透性能提高，土体裂隙发展，土体强度提高）；触变恢复并伴随固结压密（强度继续提高）。
2.2适用范围
目前，应用强夯法处理地基的工程范围广泛，经常被用于堆料场、公路和铁路路基、机场跑道及码头等工民建项目中，适用于加固从砾石到粘性土的各类地基。
2.3施工方法及质量控制
下文结合龙青高速公路桥头路基强夯施工讲述强夯法施工工艺，其中部分参数是根据该项目设计图纸要求确定。
（1）工艺概述
夯锤重10吨，强夯夯击能1000KN·m，满夯夯击能400KN·m。夯点按正方形布置，第一遍夯击偶数编号主夯点，第二遍夯击奇数编号主夯点，两遍间隔为15天。夯击时先夯第一排然后夯第二排，夯完第一遍后，用碎石渣或砂粒将夯坑填平。重复第一遍步骤，最后以低能量满夯，每点夯击两下，夯点按梅花形布置，夯痕间以1/4夯锤直径搭接。满夯与第二遍强夯间隔7天。
（2）工艺流程
详见强夯法施工工艺流程图（图一）。
（3）施工方法
A清除场地内耕植土，污染土及有机物质，用推土机将场地整平，压路机稳压，周围开挖临时排水沟。
B布设控制网点：首先在强夯范围外设置坐标控制网点桩，同时在其周围合理布置水准点作为控制高程、路基沉降的依据。
C布设夯点：夯点按正方形布置，间距2×D=2×2.2=4.4m，插竹签标示并用白灰标出，具体布置方法如图二所示。
D 根据试验夯参数，进行第一遍偶数点夯击，夯击能采用1000KN.m。夯击时先夯第一排，然后第二排，以此顺序夯击完成第一遍夯点后，将夯坑填平。夯击时测量记录每一夯点夯击次数，沉降量、夯击坑周围土的隆起量，并注意夯击振动的影响范围和程度。
E根据设计要求间隔15天，待土中超静水压力消散后，进行第二遍夯击。第二遍夯击奇数点位，夯击完成后整平，用10m×10m方格网测量预先设置点的高程，计算夯击沉降值。
F第二遍夯击完成间隔7天后，以低能量（400KN.m）将表层松土夯实，夯锤落距4m，每点夯两击，夯点以梅花状排布，夯痕间以1/4D=0.55m搭接。满夯完成后用压路机将整平后的土层碾压密实，测量高程，计算下沉量，同时进行相应试验检测。
图一 强夯法施工工艺流程图
图二 强夯夯点平面布置图
（4）质量控制
强夯施工除严格遵照施工步骤进行外，还应注意以下几项监测工作：
A 检查锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；
B 按设计要求检查每个夯点的夯击次数和最后两击的夯沉量；
C 由于强夯施工的特殊性，在施工过程中对各项参数和施工情况进行详细记录；
D 控制好时间间隔，并按设计及规范进行高程、压实度和承载力检测。
2.4效果分析
施工过程中，选取不同的点位分别进行高程观测、压实度、地基承载力检测，结果分别见表一、表二、表三。通过表中实测数据可以明显看出，填筑段地基在强夯施工前后其沉降量比较大，同时压实度及地基承载力有了大幅度的提高，从而表明此项工艺在台背地基处理中，在提高地基承载力，减少路堤沉降方面所起到的效果是非常明显的。
3 结束语
强夯技术的应用前景非常广泛，施工简单，速度快，节省材料，加固效果好，因而在建筑、公路、铁路及水利等方面都有很大的发展空间。随着施工技术的不断发展，强夯法和辅以碎石桩、塑料排水板等方法的强夯法处理地基被广泛应用，同时还出现了原土强夯和动力置换强夯等工艺。强夯处理后的地基承载力较高，有效加固深度为5m左右，影响深度在10m左右。强夯法以其施工期短、费用低、效果明显、施工工艺简单等优点在实际工程施工中被广泛应用，并取得了很好的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范；
[2] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范；
[3]《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）