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摘要:湿陷性黄土地基在实际中受其地质条件的影响容易出现陷落、坍塌等情况,因此在实际中必须要针对此种地基的特性来采取相应的加固方法进行处理。而强夯法的应用在实际中具有成本低、效果好等应用优势,其可以有效的對湿陷性黄土地基进行加固,使其整体的强度得到提升。本文则通过对湿陷性黄土地基的特征进行分析来探讨强夯法在实际中所需注意的技术要点内容,保证此种施工技术可以得到良好的应用。
关键词:强夯法;湿陷性黄土;地基;施工技术
在路桥修建的过程中其所面对的地质地形也具有复杂性特征,因此在施工的过程中应根据实际的地质条件来选取相应的施工技术措施对地基进行处理。目前在湿陷性黄土地基的处理中强夯法的应用较为普遍,此种施工技术的应用对施工条件的要求较少,并且强夯法在应用中其适用性较强,为此在对强夯法的应用中需要以湿陷性黄土地基的实际施工条件、施工要求等来对此技术进行科学的规划,确保此种施工技术的应用价值在黄土地基处理中可以体现出来。
一、强夯法处理湿陷性黄土地基的加固机理
湿陷性黄土地基在实际中其透水性较强,并且其土质结构较为松散,而这也使湿陷性黄土地基的土层中含有许多的气孔空隙,而这些气孔空隙在实际中都可以被压缩。在强夯法的应用中其可以通过夯击所产生的作用力来对土体进行冲击,而在巨大的外部作用力下土层中的气孔及空隙被压缩,而这也会使得土体整体会发生沉降的情况。并且在夯击作用下土体结构受到破坏,其局部在冲击波的作用下可能会出现液化现象,因此在夯击点周围的土层中会产生裂缝,而这也使湿陷性黄土地基内部的水压力快速消散。同时根据湿陷性黄土地基的特征来看其在实际中具备了触变性,因此在强夯的作用下土体的强度也得到了提高。从宏观角度来看在湿陷性黄土地基加固区的土体受到应力波和冲击波的作用,土体的密度增加,强度也随着增加;而从微观角度来看,在冲击波的作用下湿陷性黄土地基其土层微观结构发生变化,颗粒重新排列,使土层变得更加饱和密实,因此强度也随之增加。
二、强夯法处理湿陷性黄土地基的施工技术分析
1、确定设计目标
在进行湿陷性黄土地基的处理中对强夯法的应用需要根据实际的地质条件来进行分析,并根据勘查数据来计算出湿陷性黄土地基的承载能力及加固深度,以此来保证在强夯法的应用中其夯击能、夯击次数、夯击点、夯击频率等都可以得到科学的设计,同时需要分析是否需要加填料或垫层。
2、加固深度
强夯法可以有效的加强湿陷性黄土地基的强度,但加固深度是受到多个方面的因素影响的,以下就几个方面做简要的分析。
(1)夯击能的影响:在地基加固的过程中,夯击能是作为主要的能量形式,夯锤与土体碰撞形成冲击波,加固的深度直接受夯击能的大小影响,夯击外应力的表示方式有动压力(P/A)、势能(Wh,1/2Wv2)等,其中势能与加固深度之间的关系表述比较直观,在工程上的应用广泛,可以直接将Wh作为评估加固深度的指标。
(2)夯击锤的面积:夯锤的面积和两个因素关联比较大,一是加固的地基土地类型;而是起重机本身的性能。当单次的夯击能相同时,夯击锤的面积越小,则底部的单位面积的应力越大,夯坑深,影响的深度大,反之则影响的深度小。夯锤的底面积的大小影响冲击压力和动压力,决定着加固的强度。在选择夯锤底面积时,还要根据土体的类型加以选择,对于碎石填土和砂质土宜采用3平方米左右的夯锤,对于粘性土则采用3.5平方米作于的夯锤,对于淤泥土质则采用5平方米左右的夯锤。选择夯击锤时,并不是面积越小越好,面积过小,夯坑深,夯击次数少但提锤的难度增加;而面积过大,单位面积的冲击力不足,减弱夯击的效果。
(3)土体特征:土体的特征是决定强夯质量的重要因素,加固土体的目的是为了缩小气孔,排出土体中的气体与液体,是的土体中固体的含量更高,这样可以加强土体的密实度,压缩性降低,而描述土体密实度最为直接的指标是土体容重。土体容重可以反映固体的松紧程度,反映其颗粒的矿物组成,干容重越大的土体,孔隙度越低,颗粒排列的越紧密。干容重的增加是土体强度提升的直接指标,随着干容重的增加,土体对夯击外力的阻力也越大,夯击的效果降低,夯击的加固深度也降低。
3、夯击能量的确定
夯击的能力可以用势能进行表示,即夯锤的高度h和夯锤的重量W的乘积,二者的乘积越大,则夯击的能力越大,加固的效果也就越大。但加固的效果和夯击的单位能量有很大的关系,需要用总夯击能除以夯锤的底面积。夯击的单位面积的能量要根据结构类型、地基土类别、载荷大小和要求加固的深度进行确定,选取最佳的夯击能量。
4、夯击点和间距的布置
夯击点的布置要根据建筑物的结构类型加以分析,如果是面积大的建筑物,可以正方形布置;对于工业厂房则根据柱网来进行布置;对于住宅或办公楼则按照等腰三角形布置。夯击点的间距是根据加深的要求和地基土的性质来定的,通常的夯距为7m左右。为了确保夯击的能量可以传递到深处,第一次的间距要适当取大值,下一次的夯点布置在上一次的中间位置。夯距要控制得当,过近会导致浅层的加固叠加,出现硬层。
5、夯击次数的确定
夯击的次数的确定是获得好的夯击效果的前提,夯击的次数要按现场得到的夯沉量和次数的关系曲线来确定,并且满足几个条件:其一,夯坑的周围地面不会发生较大的凸起;其二,不能造成夯锤过深稻作起锤的困难;其三,当单次夯击能量较小时含最后两击的夯沉量要小于5cm,当单次夯击能较大时最后两击的夯沉量要小于20cm。
6、夯击的时间的确定
两次夯击的时间需要有一定的间隔,时间间歇的长短取决于土层中孔隙水压力小时的时间,对于粘性土,孔隙水压力消散比较慢,夯击能增加的同时孔隙水压力也会增加,一般消散的时间需要3周左右;而对于砂性土,消散的时间只有3min左右,其时间间歇很短。在夯击湿陷性黄土地基时,要提前做好实验论证,研究其夯击的时间间歇,取得较为合理的数据。
结语
以上对强夯法在处理湿陷性黄土地基中所采用的施工技术进行了详细的分析,同时在施工技术的应用中,还需以实际条件为基准,以此来提升整体的施工水平。
参考文献:
[1]姚祥磊.基于湿陷性黄土地基中强夯法处理应用[J].科教导刊:电子版,2017(2):150-150;
[2]陆伟伟,元丽强,胡一坦,等.强夯法处理湿陷性黄土地基的试验研究[J].河南科技,2017(13):109-111.
关键词:强夯法;湿陷性黄土;地基;施工技术
在路桥修建的过程中其所面对的地质地形也具有复杂性特征,因此在施工的过程中应根据实际的地质条件来选取相应的施工技术措施对地基进行处理。目前在湿陷性黄土地基的处理中强夯法的应用较为普遍,此种施工技术的应用对施工条件的要求较少,并且强夯法在应用中其适用性较强,为此在对强夯法的应用中需要以湿陷性黄土地基的实际施工条件、施工要求等来对此技术进行科学的规划,确保此种施工技术的应用价值在黄土地基处理中可以体现出来。
一、强夯法处理湿陷性黄土地基的加固机理
湿陷性黄土地基在实际中其透水性较强,并且其土质结构较为松散,而这也使湿陷性黄土地基的土层中含有许多的气孔空隙,而这些气孔空隙在实际中都可以被压缩。在强夯法的应用中其可以通过夯击所产生的作用力来对土体进行冲击,而在巨大的外部作用力下土层中的气孔及空隙被压缩,而这也会使得土体整体会发生沉降的情况。并且在夯击作用下土体结构受到破坏,其局部在冲击波的作用下可能会出现液化现象,因此在夯击点周围的土层中会产生裂缝,而这也使湿陷性黄土地基内部的水压力快速消散。同时根据湿陷性黄土地基的特征来看其在实际中具备了触变性,因此在强夯的作用下土体的强度也得到了提高。从宏观角度来看在湿陷性黄土地基加固区的土体受到应力波和冲击波的作用,土体的密度增加,强度也随着增加;而从微观角度来看,在冲击波的作用下湿陷性黄土地基其土层微观结构发生变化,颗粒重新排列,使土层变得更加饱和密实,因此强度也随之增加。
二、强夯法处理湿陷性黄土地基的施工技术分析
1、确定设计目标
在进行湿陷性黄土地基的处理中对强夯法的应用需要根据实际的地质条件来进行分析,并根据勘查数据来计算出湿陷性黄土地基的承载能力及加固深度,以此来保证在强夯法的应用中其夯击能、夯击次数、夯击点、夯击频率等都可以得到科学的设计,同时需要分析是否需要加填料或垫层。
2、加固深度
强夯法可以有效的加强湿陷性黄土地基的强度,但加固深度是受到多个方面的因素影响的,以下就几个方面做简要的分析。
(1)夯击能的影响:在地基加固的过程中,夯击能是作为主要的能量形式,夯锤与土体碰撞形成冲击波,加固的深度直接受夯击能的大小影响,夯击外应力的表示方式有动压力(P/A)、势能(Wh,1/2Wv2)等,其中势能与加固深度之间的关系表述比较直观,在工程上的应用广泛,可以直接将Wh作为评估加固深度的指标。
(2)夯击锤的面积:夯锤的面积和两个因素关联比较大,一是加固的地基土地类型;而是起重机本身的性能。当单次的夯击能相同时,夯击锤的面积越小,则底部的单位面积的应力越大,夯坑深,影响的深度大,反之则影响的深度小。夯锤的底面积的大小影响冲击压力和动压力,决定着加固的强度。在选择夯锤底面积时,还要根据土体的类型加以选择,对于碎石填土和砂质土宜采用3平方米左右的夯锤,对于粘性土则采用3.5平方米作于的夯锤,对于淤泥土质则采用5平方米左右的夯锤。选择夯击锤时,并不是面积越小越好,面积过小,夯坑深,夯击次数少但提锤的难度增加;而面积过大,单位面积的冲击力不足,减弱夯击的效果。
(3)土体特征:土体的特征是决定强夯质量的重要因素,加固土体的目的是为了缩小气孔,排出土体中的气体与液体,是的土体中固体的含量更高,这样可以加强土体的密实度,压缩性降低,而描述土体密实度最为直接的指标是土体容重。土体容重可以反映固体的松紧程度,反映其颗粒的矿物组成,干容重越大的土体,孔隙度越低,颗粒排列的越紧密。干容重的增加是土体强度提升的直接指标,随着干容重的增加,土体对夯击外力的阻力也越大,夯击的效果降低,夯击的加固深度也降低。
3、夯击能量的确定
夯击的能力可以用势能进行表示,即夯锤的高度h和夯锤的重量W的乘积,二者的乘积越大,则夯击的能力越大,加固的效果也就越大。但加固的效果和夯击的单位能量有很大的关系,需要用总夯击能除以夯锤的底面积。夯击的单位面积的能量要根据结构类型、地基土类别、载荷大小和要求加固的深度进行确定,选取最佳的夯击能量。
4、夯击点和间距的布置
夯击点的布置要根据建筑物的结构类型加以分析,如果是面积大的建筑物,可以正方形布置;对于工业厂房则根据柱网来进行布置;对于住宅或办公楼则按照等腰三角形布置。夯击点的间距是根据加深的要求和地基土的性质来定的,通常的夯距为7m左右。为了确保夯击的能量可以传递到深处,第一次的间距要适当取大值,下一次的夯点布置在上一次的中间位置。夯距要控制得当,过近会导致浅层的加固叠加,出现硬层。
5、夯击次数的确定
夯击的次数的确定是获得好的夯击效果的前提,夯击的次数要按现场得到的夯沉量和次数的关系曲线来确定,并且满足几个条件:其一,夯坑的周围地面不会发生较大的凸起;其二,不能造成夯锤过深稻作起锤的困难;其三,当单次夯击能量较小时含最后两击的夯沉量要小于5cm,当单次夯击能较大时最后两击的夯沉量要小于20cm。
6、夯击的时间的确定
两次夯击的时间需要有一定的间隔,时间间歇的长短取决于土层中孔隙水压力小时的时间,对于粘性土,孔隙水压力消散比较慢,夯击能增加的同时孔隙水压力也会增加,一般消散的时间需要3周左右;而对于砂性土,消散的时间只有3min左右,其时间间歇很短。在夯击湿陷性黄土地基时,要提前做好实验论证,研究其夯击的时间间歇,取得较为合理的数据。
结语
以上对强夯法在处理湿陷性黄土地基中所采用的施工技术进行了详细的分析,同时在施工技术的应用中,还需以实际条件为基准,以此来提升整体的施工水平。
参考文献:
[1]姚祥磊.基于湿陷性黄土地基中强夯法处理应用[J].科教导刊:电子版,2017(2):150-150;
[2]陆伟伟,元丽强,胡一坦,等.强夯法处理湿陷性黄土地基的试验研究[J].河南科技,2017(13):109-111.