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强夯法在道路施工中的应用研究

发布日期:2019/07/03 16:37:09文章编辑:彬豫强夯地基
在我国的市政道路施工中,强夯法是用于加固土层地基中使用最为广泛的一种施工技术。其工作原理主要是,通过对地基产生的强烈冲击波,破坏土层内部的天然结构,实现固结土层的最终目的。本文作者结合多年来的工作经验,对强夯法在道路施工中的应用进行了研究,具有重要的参考意义。 
一、引言  
强夯法也可称为动力固结法,是用于道路施工过程中加固地基的一种施工技术方法。主要通过吊升设备起吊重锤,升至一定高度后再让其自然掉落,进而将重锤在掉落过程中产生的巨大冲击力转变为动能,用于振动或冲击地基土层,从而提高地基的强度,降低地基的压缩性,以及提高地基的承载力和受理性能,达到夯实地基的目的。  
强夯法是对道路地基进行加固的一种方法,一般情况下也被称为动力固结法。强夯法是利用吊升设备吊起重锤,并上升到一定高度后松开设备,让重锤自由下落。这一下落的过程中,重锤由于上升而具备的重力势能转换为动能,全部作用于地基上,瞬时的强大动力使得地基的土层受到了时间短而作用强的冲击振动,进而使得地基的强度、压缩性以及承载能力都有所提升,同时其受力性能也得以完善,从而达成夯实地基的施工目的。这种地基处理是我国道路建设施工中较为常见的一种方法,其中,该方法对于砂性土、非饱和粘土以及湿陷性黄土等地基土质的处理是十分有效的。  
在道路施工中,强夯法因其本身具有的多种优点,被被广泛用于道路施工建设当中。其中,除了本身具有的设备简易、施工方便的优点外,同时还具有经济实用性强、资源投入低,以及节省道路施工成本等优点。在填充地基路面过程中,降低对填充材料粒径的要求,可便于施工队伍获取材料,以及降低工程的成本支出。在道路建设过程中使用强夯法,不仅确保了地面与路基填料间的紧凑性,同时还增强了道路的夯实性及坚固性。  
二、强夯法实施地基加固的原理  
该道路地基加固方法的实施原理主要有动力固结原理、动力置换原理和动力密实原理,下面,笔者就对这三种原理机理一一介绍。  
1、动力固结原理  
这一原理由于较好的阐述了强夯法对地基土层的饱和颗粒的处理方式,所以成为了强夯法实施历史中最早得以承认的基本原理。该原理通常应用于颗粒饱和土壤的处理,由于应力波而对土层施加了巨大的冲击力,进而使得原有的土体结构被破坏,局部的土体被液化产生裂缝,土体的排水通道有所增加,水分从空隙中溢出,等孔隙之间的水压消失以后,土体便会固结在一起,从而提高了地基土体的抗压性和变形模量。  
2、动力置换原理  
桩式置换和整式置换是动力置换的两种类型,其中,桩式置换是将碎石通过强夯法填进土地当中,等部分碎石桩呈间隔性的镶入软土中形成桩式的碎石墩,碎石与碎石之间的摩擦以及墩间的土质可以维持桩体的平衡,桩与土质一起能够起到复合地基的作用;而整体式置换则是将碎石强夯入淤泥当中,用类似换土垫层法的方式来强化地基。上述两种方式的应用要结合具体的公路施工场地状况来决定。  
3、动力密实原理  
由于土层的泥土颗粒形状都是不规则的椭圆形或圆形,少数情况下还有片状颗粒的存在,而在强夯法的应用过程中,这些颗粒会发生形变,泥土颗粒之间会存在相对运动。而该原理主所适用的加固土壤类型多为颗粒孔隙较多且非饱和土壤,而通过强夯法的实施,利用重锤的强大作用力使地基土层的泥土颗粒增加接触面积,产生压缩形变的过程中减小土层之间的孔隙间隔,让整个地基土体边等更为密实,在提升地基强度的同时也使得道路的承载力有所增强。  
三、具体道路施工  
下面,笔者结合自己所在企业接洽的某一道路工程实例,讲讲强夯法在道路施工中的具体应用。这条道路的修建基础上有许多菜地鱼塘且含有较多的沉积物,整条道路呈东西走向,通过现场路况探测研究、勘查检验所设计的施工谋策,建议对路基采用强夯法处理。  
1、参数选定  
经过地质监测和道路施工设计,工程部决定使用直径为2.5m,质量为25t的夯锤来进行施工,5000kN.m点夯4遍的单机能量,前一二次夯击数达到5至9次,后三四次一直夯击至收锤为止,保证2000kN.m的满夯单击能夯击两次。收锤时夯击的平均夯沉量不能超过10cm,两相邻夯击时间最短间隔为9d,夯点按照3.5mx3.5m的正方形布置。  
2、施工设计及过程  
施工设计中将工程施工分为了以下几步:1.清表局部鱼塘;2.挤淤抛石;3.人工素土回填;4.场地平整并达到交工面高度;5.试夯点位置的布设;6.对主夯点进行4次夯击;7.夯坑土方回填;8.满夯夯击;9.进行质量检测。  
按照施工设计的分步规划,施工队伍首先对菜地鱼塘的杂草淤泥进行了清表处理,经过抛石挤淤程序后再回填人人工素土,直至场地平整到交工面水平高度;然后进行试夯测试,在桩号为J0+040处选择300区域进行试夯,试夯过程中应采取单点试夯和群点试夯相结合的方式,不同工程单位的夯击参数可以依据试夯检测数据进行适当的调整;夯点按照设计中的正方形规划后,表明第一遍夯点的位置,并用石灰粉将对每一个夯击点的夯锤地面外轮廓线进行标记。起重机到达预定位置后,使夯锤对准标记石灰线内的夯点位置进行夯击,在夯击开始前,要对锤顶的高度进行测量。当夯锤起吊到预定高度时,自动脱钩,令其自由下落对路基进行夯击,吊钩下放,再次了两夯锤顶高程。期间,若出现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜的现象时,应该及时整平坑底;重复自由落体步骤5到9次,完成一个夯点的夯击,再然后按照设计规划的强夯点分布图纸,完成第一遍全夯点夯击。  
第一次夯击完成后,用推土机对夯坑进行填平处理,测量了场地高程以后,标记出第二遍夯击点的具体位置。两遍夯击之间的时间间隔为9d,等到第一遍强夯施工中产生的土壤孔隙水压力消失后,再按照以上夯击步骤进行夯击,整个夯点的夯击次数为四次。夯点夯击完成后,采取低能量满夯行动,将场地表面的松质土壤夯实,再次测量场地的高程。整个步骤中,强夯法遵循先浅后深的加固顺序,最先对深层土进行加固,再对中层土进行加固,最后对表层土进行加固。  
3、施工质量的检测  
道路施工运用强夯法之后,样对各层加固土层地基进行检测,对于不同地质的地基间隔检测的时间也不尽相同,粘性土质地基的检测时间间隔时间为2至4周;碎石土或沙土土质地基的检测时间间隔为1至2周;而置换土质地基的检测时间间隔则为4周左右。在检测方法的选择方面,当下具备科学依据且被相关检测界所认可的检测方法为室内测试、动力触探测试、载荷测试以及十字板测试等。  
随着城市的不断进步和发展,市政道路不仅与居民的生活息息相关,同时还在一定意义上代表城市和政府的形象,因此,需确保其质量的安全可靠性。强夯技术作为市政道路施工过程中的主要地基处理技术,不仅工期短、质量高,同时还具有绿色环保的优点,因而被广泛用于市政道路施工建设当中。 
四、归纳总结  
综上所述,强夯法在道路施工中的应用,能够使得复合地基的承载能力得到有效提高,并且在对深层地基进行加固时,减少了施工过程对于环境的污染程度,既保证了工程质量,又使得工程工期得到承诺,降低了施工的基础成本,提高工程效益。就目前的发展状况来看,强夯法已经得到了多个国家的工程认可,笔者坚信,随着我国社会和经济市场的发展进步,强夯法会在道路工程施工的应用中得到不断完善,进而在工程建设的区域发挥自己更大的作用。本文结合笔者自身的工作经历,主要对强夯法在道路建设方面的应用进行介绍,希望能起到抛砖引玉的作用。  

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