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浅析软土地基处理中强夯置换法的应用

发布日期:2019/09/02文章编辑:彬豫强夯地基
在公路里程不断增多的今天,在软弱地基上建设公路工程的现象愈加普遍,为有效提升路基承载力,提高工程质量,必须重视软基处理技术的选择。强夯置换法的应用,能够有效增强路基稳定性,提高承载能力,对公路工程建设质量提升意义重大。为此,本文在充分了解强夯置换法作用机理的基础上,对软土地基处理中强夯置换法的施工工艺及效果检测进行了分析与探究。 
随着公路建设规模的不断扩大,越来越多道路不得不修建在不良地基上,如软弱土层等。软土内具有较高含水量,且力学性能差,如施工不当极易影响路基稳定性,造成不均匀沉降,从而威胁公路施工安全。为此,必须选用科学、合理的治理方法对软土路基进行有效处理。强夯法的作用机理为在地基内通过夯锤强大的冲击力产生冲击波,从而破坏上部土体结构,或形成动力挤压作用,夯实土基。通过这种施工技术,可促使周围土体挤压密实,减小孔隙率,提高土体强度。 
1 强夯置换法的作用机理 
桩式置换与整体置换是强夯置换机制的主要作用体现,其中桩式置换基本可看做碎石桩,也就是说在形成置换桩体环节,将有效压缩块石桩体下的土体,同时块石桩体和附近土体界面将形成竖向剪切破坏,并对附近土体起到挤压作用,以此有效压实,提高其密实度。此外,桩间土和碎石填料在地基表层可构成混合垫层,最后结合置换桩体同时形成复合地基。 
除此之外,块石墩透水性能不错,能够加速消除超孔隙水压力,并有效固结地基。 
整体置换是指利用置换功能,向外把软弱层挤出,构成换填垫层。在整个置换过程中置换材料的特性、置换层厚度等直接决定地基的变形、强度情况。具体应用中,以上两种置换方式相互联系、相互作用,如天然地基土性质不同,强夯置换所构成的复合地基组成形态也存在极大不同,如整体置换法常常用于软弱淤泥质土施工。 
2 工程概况 
某公路工程全长25.5km,路幅宽度为26m,双向四车道。道路沿线地质条件较差,路基上部地层为人工堆填土,含水量大,压缩性大,属于软弱地层,不可作为天然路基,必须对软弱地层进行加固处理,改善地基土的工程特性,达到道路设计的需要,设计处理后的复合地基承载力特征值不小于150kPa。 
3 软土地基处理中强夯置换法施工工艺 
该工程选用强夯置换法处理软土路基,以强夯置换专用夯锤作为施工设备,1.2m为其直径,93kpa为锤底静压力,1800kJ为单击夯击能量,2.5m为夯点中心间距,布设为正三角形,施工起夯面与卵石层顶面之间的距离可控制在4m左右。利用试夯方式进行单点夯施工控制的确定,要求在10cm以内控制最后两击夯沉量。具体施工工艺如下: 
1)施工前,必须将施工场地内的杂物清理干净,并做好开挖工作,要求向起夯面标高位置进行平整。由于施工现场土质松软,需将砂卵石铺填到表层,用于工作垫层,其厚度需控制在80cm左右。 
2)完成上述施工作业后,需及时将第一遍夯点位置准确标出。根据设计要求,应选取隔行不隔点的2遍施工法。 
3)机械就位后,在夯点位置放置夯锤,并对脱钩装置限位钢丝绳进行适当调整,保证在夯击能量规定内合理控制夯锤落高,随后即可进行强夯置换施工。 
4)夯击施工时,可同时进行夯击与填筑施工,要求及时将天然级配砂卵石填筑到夯坑内。如夯坑深度过大将加重起锤难度,或极易出现坑壁坍塌问题,此时可将材料及时填入夯坑,直至填满,并对填料量进行准确记录。如夯点附近土体凸起,极易对施工进度造成严重影响,此时可通过挖掘机及时将凸出土体清理干净,并向场外指定地点运送,夯击施工应保证夯击次数、夯击效果与设计要求相符,待检验合格后,即可结束夯击施工。 
5)一个置换墩体夯击作业结束后,如夯点附近仍存有凸起土体,需再次通过挖掘机进行清除,要求清理到砂石工作垫层底面标高即可,并进行砂石工作垫层填补施工,保证其平整性。 
6)完成上述作业后,需移机至下个夯点,重复上述施工工艺,完成强夯置换施工。 
基于上述施工工艺,该软基处理工程中16~48击为单点夯夯击次数范围,6~42m?为单点填料数量范围。通过分析可得,该施工段土的匀质性不足,在施工中应重视最后两击夯沉量控制,为保证强夯置换深度满足设计要求,同样还需有效控制单点夯击次数最小值。因深层受上层强夯施工的影响较大,因此,在完成强夯置换施工后,无需满夯处理。 
4 强夯置换效果的检测和评价分析 
为了检验强夯置换的加固及处理效果,施工结束后14d检测单位对强夯置换区域进行了平板载荷试验,土工取样试验,标准贯入实验、重型(Ⅱ)动力触探实验。 
夯墩问土采用载荷板面积0.5m,直径0.8m的试验装置,最大加荷200kPa(为设计要求100kPa的2倍);夯墩采用载荷板面积3.14m,直径2.0m的试验装置,最大加荷900kPa(为设计要求450kPa的2倍)。對载荷试验原始数据进行整理、计算,绘制p~s曲线(夯墩间土和夯墩各选一条曲线),根据曲线的特征,分析得出载荷试验成果,强夯置换后夯墩承载力特征值(fpk)不小于450kPa,夯墩间土的承载力特征值(fsk)不小于lOOkPa,压缩模量E不小于10MPa,满足设计要求。 
施工后一年的定期观测表明,沉降在施工完后的3个月就已趋于稳定,总沉降量较小(平均为16.1mm,小于设计计算量),各观测点沉降较均匀。 说明经强夯置换处理后,沉降能很快完成,总沉降量、差异沉降较小,比设计预期效果还要好。 
5 结束语 
综上所述,强夯置换法适用的地基类型较广,且具备施工简单、加固范围选择灵活、加固效果良好等特点。同时,强夯置换法具有改善深层地基液化及提高地基承载力的作用,处理深度较大,具有强夯密实和深层置换双重功能。在软土地基加固施工中,强夯置换法的应用,可有效提升工程质量,对推动公路工程建设事业发展意义重大。 



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