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【摘 要】强夯法在抛填土路基处理中的应用非常广泛,有着加强效果明显、工序简单和施工方便等优点,但也存在着路基不均匀沉降和工后沉降量较大等的问题。
【关键词】重庆地区;抛填土路基;强夯法
重庆地处中国东西结合部,人口3200万,面积8.24万平方公里。2007年成为全国统筹城乡综合配套改革试验区。
近年来新区建设力度加大,由于项目推进过快,平场施工中抛填现象比较普遍,因重庆地区地形起伏较大,岩质条件比较好,抛填土基本上为碎石土,因此在重庆地区对抛填土的处理大部分采用强夯法处理,但因适用条件、施工控制等使强夯法处理后工后沉降过大等问题。本文旨在明确强夯的实质和适用条件,并通过进一步控制施工参数,最终达到降低工后沉降的目的。
1 强夯法介绍
强夯即反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基土夯实,从而提高地基的承载力,降低其压缩性,改善地基性能。强夯法用于加固处理碎石士、砂土、粉士、非饱和的黏性土、湿陷性黄土和人工填土等地基(软塑、流塑状态的黏性土,以及饱和的淤泥、淤泥质土适用于强夯置换法)。强夯法处理饱和土和软土通常效果不好,应采用强夯置换法处理。
2 强夯法的主要技术参数
(1)夯击能和有效加固深度
夯击能为锤重与落距的乘积。一般取600~5000KN·m,单击夯击能应根据设计处理深度确定,有条件应通过现场试验确定。有效加固深度可以参照《建筑地基处理技术规范》根据设计要求选用。我国初期采用的单击夯击能大多为1000kN·m,随着起重机械工业的发展,目前采用的最大单击能为15000kN·m。重庆地区一般施工单位均能达到3000kN·m的夯击能。
(2)夯击点的布
强夯夯点的布置形式可根据基础形式、地基土类型和工程特点等因素,选用正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式。通常采用正三角形或正方形布置夯击点,夯点间距宜为锤径的1.2倍~2.5倍,低能级时宜取小值,高能级宜取大值。夯点间距可按《强夯地基处理技术规程》的经验值取值:
(3)夯击次数
夯击次数一般通过现场试夯确定,常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。目前常通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定,同时需要满足:夯坑周围地面不应发生过大的隆起,不因夯坑过深而发生提锤困难。
(4)夯击遍数及间隔时间
夯击遍数应根据地基土的性质确定,对于大多数工程,采用点夯遍数2~4遍,对于渗透性较差的细颗粒土,应适当增加夯击遍数,最后再以低能量满夯2遍,满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击锤印搭接。
两次夯击之间,应有一定的时间间隔。根据地基士的渗透性确定间隔时间,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,一般应不小于3~4周;对于渗透性好的地基则可连续夯击。
3 强夯质量问题的主要原因
目前在强夯法应用的工程案例中存在一部分的强夯效果不好,主要原因有:
(1)技术原因
强夯技术有效加固深度有限,按夯击能为3000kN·m其有效加固深度仅为7m左右,对该深度以下土体加固效果不确定,所以对于较厚土层的强夯效果不理想,应评估计算符合设计要求后才能采用。
(2)填料原因
平场施工现场抛填质量不易控制,随意性较强,或者是填土施工已经完成,填料的方式不能确定。因此造成抛填土的填料不清、级配不良、填料不均匀,致使强夯法不能适用或者工后产生不均匀沉降。
(3)施工原因
强夯施工没有严格按技术标准执行。通常表现在没有按要求进行试夯,通过试夯来确定强夯的具体参数;夯击点的布置没有按设计执行;最后两遍的满夯未按设计执行;夯击的间隔时间不够等。
4 改进的设计方案
根据工程实践经验,为保证较好的夯击质量,应在原有强夯设计中补充条件,通过增加工序、施工控制和增加控制指标,强夯效果较好。
(1)增加工序:
填土标高接近路基顶面标高的情况,采取翻挖2m再强夯处理,夯后对路基顶面以下2m范围内控制填料再分层碾压;选用2m界限的原因是车辆荷载影响范围为2m以内,该区域受车辆动荷载影响较大,因此充分保障该区域内的填料、压实度以及均匀性等质量。满夯后采用重型振动压路机在夯击面碾压,保证路基夯后压实的均匀性[3]。
(2)施工控制:
雨天及下雨之前不得强夯施工,路基土的含水量对路基的夯实效果影响较大。
严格执行试夯,试夯面积不小于20×20m,通过试夯前后的检验设计参数,若达不到控制要求,可及时调整。
为保证夯击质量,夯击次数不小于6次,严禁施工单位减少夯击次数。
(3)增加控制指标:
夯后检测路基的地基承载力特征值应大于250kPa,压缩模量应大于15MPa;根据《强夯地基处理技术规程》中的经验参数:强夯处理后的碎石土地基承载力特征值可达到250~300kPa;夯击数达到20击后,地基土6m~8m深度内的压缩模量平均值可达到18~20MPa。
5、总结
本文介绍了强夯法及其应用,给出了关键技术参数的选取依据,分析了目前强夯法在施工中存在问题的原因,根据工程实践经验,提出了改进的方案设计,并且通过增加施工控制、参数检测等对强夯的效果进行控制,在工程实践得到较为理想的效果.
【关键词】重庆地区;抛填土路基;强夯法
重庆地处中国东西结合部,人口3200万,面积8.24万平方公里。2007年成为全国统筹城乡综合配套改革试验区。
近年来新区建设力度加大,由于项目推进过快,平场施工中抛填现象比较普遍,因重庆地区地形起伏较大,岩质条件比较好,抛填土基本上为碎石土,因此在重庆地区对抛填土的处理大部分采用强夯法处理,但因适用条件、施工控制等使强夯法处理后工后沉降过大等问题。本文旨在明确强夯的实质和适用条件,并通过进一步控制施工参数,最终达到降低工后沉降的目的。
1 强夯法介绍
强夯即反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基土夯实,从而提高地基的承载力,降低其压缩性,改善地基性能。强夯法用于加固处理碎石士、砂土、粉士、非饱和的黏性土、湿陷性黄土和人工填土等地基(软塑、流塑状态的黏性土,以及饱和的淤泥、淤泥质土适用于强夯置换法)。强夯法处理饱和土和软土通常效果不好,应采用强夯置换法处理。
2 强夯法的主要技术参数
(1)夯击能和有效加固深度
夯击能为锤重与落距的乘积。一般取600~5000KN·m,单击夯击能应根据设计处理深度确定,有条件应通过现场试验确定。有效加固深度可以参照《建筑地基处理技术规范》根据设计要求选用。我国初期采用的单击夯击能大多为1000kN·m,随着起重机械工业的发展,目前采用的最大单击能为15000kN·m。重庆地区一般施工单位均能达到3000kN·m的夯击能。
(2)夯击点的布
强夯夯点的布置形式可根据基础形式、地基土类型和工程特点等因素,选用正方形、矩形、正三角形、等腰三角形等形式。通常采用正三角形或正方形布置夯击点,夯点间距宜为锤径的1.2倍~2.5倍,低能级时宜取小值,高能级宜取大值。夯点间距可按《强夯地基处理技术规程》的经验值取值:
(3)夯击次数
夯击次数一般通过现场试夯确定,常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。目前常通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定,同时需要满足:夯坑周围地面不应发生过大的隆起,不因夯坑过深而发生提锤困难。
(4)夯击遍数及间隔时间
夯击遍数应根据地基土的性质确定,对于大多数工程,采用点夯遍数2~4遍,对于渗透性较差的细颗粒土,应适当增加夯击遍数,最后再以低能量满夯2遍,满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击锤印搭接。
两次夯击之间,应有一定的时间间隔。根据地基士的渗透性确定间隔时间,对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间,一般应不小于3~4周;对于渗透性好的地基则可连续夯击。
3 强夯质量问题的主要原因
目前在强夯法应用的工程案例中存在一部分的强夯效果不好,主要原因有:
(1)技术原因
强夯技术有效加固深度有限,按夯击能为3000kN·m其有效加固深度仅为7m左右,对该深度以下土体加固效果不确定,所以对于较厚土层的强夯效果不理想,应评估计算符合设计要求后才能采用。
(2)填料原因
平场施工现场抛填质量不易控制,随意性较强,或者是填土施工已经完成,填料的方式不能确定。因此造成抛填土的填料不清、级配不良、填料不均匀,致使强夯法不能适用或者工后产生不均匀沉降。
(3)施工原因
强夯施工没有严格按技术标准执行。通常表现在没有按要求进行试夯,通过试夯来确定强夯的具体参数;夯击点的布置没有按设计执行;最后两遍的满夯未按设计执行;夯击的间隔时间不够等。
4 改进的设计方案
根据工程实践经验,为保证较好的夯击质量,应在原有强夯设计中补充条件,通过增加工序、施工控制和增加控制指标,强夯效果较好。
(1)增加工序:
填土标高接近路基顶面标高的情况,采取翻挖2m再强夯处理,夯后对路基顶面以下2m范围内控制填料再分层碾压;选用2m界限的原因是车辆荷载影响范围为2m以内,该区域受车辆动荷载影响较大,因此充分保障该区域内的填料、压实度以及均匀性等质量。满夯后采用重型振动压路机在夯击面碾压,保证路基夯后压实的均匀性[3]。
(2)施工控制:
雨天及下雨之前不得强夯施工,路基土的含水量对路基的夯实效果影响较大。
严格执行试夯,试夯面积不小于20×20m,通过试夯前后的检验设计参数,若达不到控制要求,可及时调整。
为保证夯击质量,夯击次数不小于6次,严禁施工单位减少夯击次数。
(3)增加控制指标:
夯后检测路基的地基承载力特征值应大于250kPa,压缩模量应大于15MPa;根据《强夯地基处理技术规程》中的经验参数:强夯处理后的碎石土地基承载力特征值可达到250~300kPa;夯击数达到20击后,地基土6m~8m深度内的压缩模量平均值可达到18~20MPa。
5、总结
本文介绍了强夯法及其应用,给出了关键技术参数的选取依据,分析了目前强夯法在施工中存在问题的原因,根据工程实践经验,提出了改进的方案设计,并且通过增加施工控制、参数检测等对强夯的效果进行控制,在工程实践得到较为理想的效果.