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        強(qiáng)夯法在南水北調(diào)中線總干渠安陽(yáng)段應(yīng)用分析

        2009-10-09 03:22:34何寧杰
        現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) 2009年4期
        關(guān)鍵詞:強(qiáng)夯法南水北調(diào)應(yīng)用分析

        何寧杰

        摘要:根據(jù)強(qiáng)夯法的工藝原理和在南水水調(diào)中線工程中的實(shí)際運(yùn)用,從施工機(jī)械的選用、強(qiáng)務(wù)處理范圍的確定、地基含水量對(duì)強(qiáng)夯效果的影響、強(qiáng)夯間隔期等方面提出了建議。

        關(guān)鍵詞:強(qiáng)夯法;南水北調(diào);濕陷性;應(yīng)用分析

        中圖分類號(hào):TU662文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2009)04-0297-01

        1工藝原理

        強(qiáng)夯法又稱動(dòng)力固結(jié)法,是用起重機(jī)將8~40t重夯錘吊高到6~26m高度后,重錘自由落下,在土體中形成巨大的沖擊能量和沖擊波,土體局部產(chǎn)生振動(dòng)液化,土體受到壓縮。在土體內(nèi)部產(chǎn)生超孔隙水壓力。夯錘下落形成的巨大振動(dòng)波會(huì)造成土粒間出現(xiàn)裂隙并形成樹枝狀排水通道,使土的滲透性變好,土中超孔隙水壓力大于土顆粒間的側(cè)向壓力,孔隙水和氣體沿裂隙不斷排出??紫稖p少,土體顆粒相互靠攏。隨著土體超孔隙水壓力的不斷消散,土體不斷的排水固結(jié)。土體密實(shí)度逐漸提高,滲透性降低,最終達(dá)到消除黃土濕陷性的效果。

        2施工中應(yīng)注意的問題

        2.1施工機(jī)械的選用

        目前在我國(guó)的強(qiáng)夯法施工中,尚無(wú)專用的起重機(jī)械,多以履帶式起重機(jī)配合自動(dòng)脫鉤裝置組成。根據(jù)強(qiáng)夯機(jī)械起重能力和扒桿剛度太小,強(qiáng)夯機(jī)分為帶支架式和無(wú)支架式兩種,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),強(qiáng)夯機(jī)械起重能力應(yīng)比錘重大2~3倍,當(dāng)小于此范圍時(shí)在扒稈段部要加設(shè)龍門架或三腳架。

        強(qiáng)夯機(jī)的選用直接影響到后續(xù)施工中強(qiáng)夯的布點(diǎn)和施工效率,采用帶龍門架的夯機(jī),起重機(jī)要求功率較小,油耗量小,比較經(jīng)濟(jì)。由于龍門架支腿的影響,夯機(jī)移動(dòng)較慢,施工速度也較慢,另外此種夯機(jī)行走路線為直線時(shí)相對(duì)施工效率最高,宜采用正方形布點(diǎn),不宜采用正三角形布點(diǎn)方式。不帶支架的強(qiáng)夯機(jī),夯機(jī)移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,夯擊范圍廣,起重速度快,施工速度快,但采用此種夯機(jī)對(duì)機(jī)械的起重能力和自身穩(wěn)定性要求較高,油耗量比帶支架夯機(jī)要高2~3倍。此種機(jī)械適宜處理范圍大,能夠滿足連續(xù)施工要求的地基。

        2.2強(qiáng)夯處理范圍的確定

        經(jīng)過強(qiáng)夯處理過的地基。在地基邊界處土體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沒有夯擊過和夯擊過的邊界,從而造成邊界內(nèi)外地基承載力的不均勻。為了避免在夯擊后的土體中出現(xiàn)地基承載力不均勻的“邊界現(xiàn)象”,引起上部堤體的差異沉降,從而造成渠堤開裂,所以強(qiáng)夯處理范圍就必須要比渠堤地基寬度有一定超寬。

        強(qiáng)夯處理的超寬范圍有的建議用加固深度;有的建議用加固深度的1/2或1/4。在《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》規(guī)定“當(dāng)為整片處理時(shí),其處理范圍應(yīng)大于建筑物底層平面的面積,超出建筑物外墻基礎(chǔ)邊緣的寬度,每邊不宜小于處理土層的1/2,并不應(yīng)小于2m?!北竟こ痰鼗幚頌閹钸B片處理,因此超寬采用設(shè)計(jì)要求處理深度的1/2,為3m,

        強(qiáng)夯處理的寬度是根據(jù)渠堤基礎(chǔ)面積加超寬寬度而成,具有很大的隨機(jī)性,并且與設(shè)計(jì)的強(qiáng)夯布點(diǎn)間距并不成倍數(shù)關(guān)系,不能保證強(qiáng)夯處理范圍邊緣線與夯錘剛好平齊。實(shí)際實(shí)施過程過程中,采取在外側(cè)增加一排夯點(diǎn)的方法解決,保證強(qiáng)夯處理區(qū)均在夯擊范圍內(nèi)。

        2.3地基含水量對(duì)強(qiáng)夯效果的影響

        濕陷性黃土的特征是土體顆粒細(xì),滲透系數(shù)小,并且有內(nèi)聚力,當(dāng)它處于最優(yōu)含水量時(shí)具有較高的內(nèi)聚力,因而強(qiáng)度很高,此時(shí)進(jìn)行強(qiáng)夯施工,側(cè)面地面不易隆起,夯坑可以較深。當(dāng)土的含水量增高處于飽和狀態(tài)時(shí)。土體內(nèi)部?jī)?nèi)聚力變小。夯擊能過大只能造成周圍土體隆起,另外由于飽和土滲透系數(shù)很小時(shí),滲透路徑長(zhǎng),排水困難,不利于內(nèi)部超孔隙水壓力的消散,造成處理效果不理想。對(duì)于飽和度大的非飽和土,由于土體被壓縮,內(nèi)部水份析出,強(qiáng)夯過程中會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡屯?,用重錘夯擊只會(huì)產(chǎn)生無(wú)體積改變的握性變形,形成“橡皮土”。所以進(jìn)行強(qiáng)夯施工對(duì),一定要查明地基含水量,才能施工。

        本工程地基土塑限含水量為20.5%,開始施工時(shí),土體天然含水量為17.2%,強(qiáng)夯施工時(shí),3000KN·M強(qiáng)夯處理地基單點(diǎn)經(jīng)沖擊夯擊后,夯坑深度可達(dá)2.7m而夯坑周圍無(wú)明顯隆起,最后兩擊夯沉量也控制在5cm以下,夯機(jī)行走順利。后在雨季時(shí)施工,地基天然含水量升至22.4%以上,夯擊時(shí),夯坑周圍土體隆起嚴(yán)重,最后兩擊夯沉量不能滿足小于5cm要求,并且發(fā)生吸錘,陷車現(xiàn)象。夯后濕陷性檢查,部分檢查點(diǎn)在3~4m深度濕陷性系數(shù)大于0.015。出現(xiàn)此情況后停止施工,等雨季過后,天然含水量降至合適范圍重新進(jìn)行施工。

        《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》6.3.4規(guī)定“采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基,土的天然含水量宜低于塑限含水量1%~3%,當(dāng)天然含水量大于塑限含水量3%以上時(shí),宜采用晾干或其他措施適當(dāng)降低其含水量?!彼圆捎脧?qiáng)夯法處理濕陷性黃土?xí)r要提前查明地基天然含水量與塑限含水量后再開始施工,如天然含水量過大不宜施工時(shí),要采取降水措施或停止施工。當(dāng)采取降水措施困難或工期要求較緊時(shí),可采用強(qiáng)夯置換法進(jìn)行處理。

        2.4強(qiáng)夯間隔期的確定

        強(qiáng)夯各遍之間的間歇時(shí)問,主要取決于土的孔隙水壓力的消散情況。如果孔隙水壓力消散快,間歇的時(shí)間短;孔隙水壓力消散慢,間歇時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)于粘性土或沖積土,土體內(nèi)黏粒含量高,粘聚力強(qiáng),孔隙水壓力較慢,間隔期一般需要一周以上;對(duì)于砂類土內(nèi)部黏粒含量少,粘聚力小,孔隙水壓力消散較快,可以減少間隔期至一周以下。因此,在強(qiáng)夯作業(yè)前要對(duì)地基土質(zhì)土性進(jìn)行檢查黏粒含量、滲透系數(shù)試驗(yàn),查明土壤的土性,從而確定合理的間隔期。本工程為粉性土,確定的強(qiáng)夯間隔期為一周。

        3結(jié)果

        采用強(qiáng)夯法處理各類不良地質(zhì),具有速度快、加固效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn),但由于國(guó)內(nèi)外對(duì)強(qiáng)夯法處理不良地基的機(jī)理研究還很粗淺,有些理論還建立在假設(shè)基礎(chǔ)上,只能從實(shí)踐中摸索前進(jìn),所以在實(shí)施過程中要提前對(duì)各種影響工程施工的因素提前進(jìn)行分析準(zhǔn)備,在正式施工前,選取一定區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn),確定合理的施工參數(shù),才能經(jīng)濟(jì)、有效的達(dá)到想要的處理效果。

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