周曉璽,伍洲,黃媛
(貴州高速公路集團(tuán)有限公司,貴州貴陽(yáng) 550000)
強(qiáng)夯法是地基處理方法中比較常見(jiàn)的一種,針對(duì)高速公路大面積地基處理而言,強(qiáng)夯法沒(méi)有規(guī)范可以遵循,因此,對(duì)高速公路軟基處理應(yīng)用的強(qiáng)夯法施工技術(shù)進(jìn)行研究和探討具有重要意義[1]。本文結(jié)合工程實(shí)踐,對(duì)強(qiáng)夯法相關(guān)參數(shù)、強(qiáng)夯法的施工步驟、施工工藝及質(zhì)量措施進(jìn)行探討。
強(qiáng)夯法,也稱之為加固法,是通過(guò)重錘在一個(gè)固定的高度自由下落到地面上,對(duì)地基產(chǎn)生震動(dòng)和沖擊力,從而起到有效的加固作用[2]。數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn),強(qiáng)夯法最大夯擊力量可以達(dá)到每米50 mm。強(qiáng)夯法之所以被廣泛應(yīng)用,一方面可以大大減少地基壓縮性,另一方面還可以促進(jìn)地基強(qiáng)度的提升,適用于各種工程土體類型[3,4]。
具體而言,強(qiáng)夯法的加固原理是利用短時(shí)間的對(duì)土壤的振動(dòng)和沖擊力,使得路基土壤密度和結(jié)構(gòu)等發(fā)生物理變化。強(qiáng)夯法對(duì)高速公路地基進(jìn)行加固處理可以有效確保工程質(zhì)量,大大提高工程效果[5]。除此之外,強(qiáng)夯法還有其它優(yōu)點(diǎn):首先,強(qiáng)夯法的加固效果顯著,由于地基土體的壓縮空間比較大,其它方法達(dá)不到同樣的效果,而強(qiáng)夯法可以利用重力在短時(shí)間對(duì)土體密度進(jìn)行改善,同時(shí)提高地基的承載能力;其次,強(qiáng)夯法的應(yīng)用范圍比較廣泛,對(duì)土體不挑剔,哪怕是碎土石、粉土、沙礫土等都可以起到加固的作用;最后,強(qiáng)夯法方便而又經(jīng)濟(jì),采用其它加固法一般需要機(jī)械設(shè)備、建筑材料輔助,而強(qiáng)夯法施工消耗少,比較經(jīng)濟(jì)[6]。
首先,對(duì)高速公路軟基施工地周邊土壤進(jìn)行勘測(cè),對(duì)加固深度進(jìn)行確定,同時(shí)還要注意實(shí)際加固深度要大于有效加固深度。這是由于單獨(dú)夯實(shí)土體過(guò)程中土體會(huì)由于側(cè)向約束力不大,垂直重力而造成土體向外擠壓[7],因此,在采用群夯的過(guò)程中,土體在夯實(shí)的前提下進(jìn)行加固,所以土體不會(huì)被打飛。
其次,應(yīng)當(dāng)按照具體的工程地質(zhì)情況對(duì)間距夯點(diǎn)位置進(jìn)行科學(xué)合理的選擇[8]。布局方式一般是選擇等腰三角形、等邊三角形、正方形等方式,如此布局方式可以確保每一遍夯實(shí)都發(fā)揮作用。
再次,針對(duì)高速公路路基進(jìn)行夯實(shí)處理需要超過(guò)8遍,如夯實(shí)土體是粗沙礫,不用達(dá)到8遍也可以,如果是淤泥和細(xì)顆粒土體則相反。對(duì)地基工程進(jìn)行夯實(shí)一遍之后,要間隔一段時(shí)間再夯實(shí)。通常來(lái)說(shuō),黏土的滲水性交叉,因此每一次夯實(shí)的間隔時(shí)間小于28 d[9]。
最后,強(qiáng)夯法應(yīng)用過(guò)程中要注意土壤的濕陷性,如果土體是濕陷性黃土,則土體重力會(huì)讓土體發(fā)生變形壓縮,夯點(diǎn)周邊土體可以當(dāng)做是夯實(shí)的樁體,也可以把樁體的面積近似地認(rèn)為是夯錘的底面積。因此,如果針對(duì)的土體不同,則承載力值域范圍也有所區(qū)別[10]。
高速公路軟基處理應(yīng)用強(qiáng)夯法施工前先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行整平,然后進(jìn)行試夯,對(duì)夯實(shí)高度和沉降度進(jìn)行記錄。對(duì)待夯實(shí)的地基地質(zhì)情況進(jìn)行考察,產(chǎn)生的資料進(jìn)行搜集后,才可以開(kāi)始施工。這是強(qiáng)夯法必須要做的準(zhǔn)備工作,在夯實(shí)時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題可以及時(shí)應(yīng)對(duì),也可以有資料可查。另外,試驗(yàn)人員在夯實(shí)之前要開(kāi)展土體試驗(yàn),對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以此保證夯實(shí)強(qiáng)度符合要求。
夯實(shí)地基前先對(duì)夯實(shí)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清掃和加固處理,確保夯實(shí)是在一個(gè)相對(duì)平整的施工場(chǎng)地,提前一段時(shí)間對(duì)夯實(shí)點(diǎn)進(jìn)行分格處理。如夯實(shí)位置地下水的水位很高,土體是飽和黏土,則先在夯實(shí)區(qū)域鋪灑約為0.2 m的砂石,對(duì)夯錘操作有所幫助,并減少負(fù)壓力。
夯實(shí)地點(diǎn)土體平整后,要按照測(cè)量結(jié)果進(jìn)行布局,起重機(jī)和夯錘處于合理的位置,相關(guān)施工技術(shù)人員提前測(cè)量夯錘的標(biāo)高,對(duì)夯擊次數(shù)進(jìn)行調(diào)控,確定其可以在程序可控范圍內(nèi)完成任務(wù)。第一次夯擊后利用機(jī)械設(shè)備推平土壤,對(duì)夯實(shí)地基高度和標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比,如有誤差則重新定位。假如夯實(shí)場(chǎng)地存在一定量的積水,則要采取一定措施排出積水,針對(duì)無(wú)法排水的地基,先鋪灑砂石對(duì)其含水量進(jìn)行稀釋,以便進(jìn)行連續(xù)夯擊。第一次夯擊后等待一定時(shí)間然后二次夯擊,為追趕工期也可以適當(dāng)減少間隔時(shí)間,或者增加次數(shù),以達(dá)到所需夯擊效果。
盡管強(qiáng)夯法具備很多優(yōu)勢(shì),然而施工質(zhì)量的好壞依然需要諸多質(zhì)量控制措施。第一,施工前利用諸多方法對(duì)參數(shù)和施工技術(shù)進(jìn)行確定;第二,具體實(shí)施之前對(duì)周邊場(chǎng)地進(jìn)行平整,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的夯擊位置和設(shè)備位置進(jìn)行標(biāo)記,利用放線的方式定點(diǎn),做好地基排水措施,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)夯點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)注,實(shí)際施工中也要對(duì)準(zhǔn)位置,假如出現(xiàn)意外的傾斜情況,則及時(shí)糾正。強(qiáng)夯前對(duì)夯錘的重度和落距大小進(jìn)行測(cè)量,為單夯做準(zhǔn)備;第三,對(duì)夯擊放線進(jìn)行重復(fù)審核,每一次夯實(shí)后要檢查是否符合規(guī)范,對(duì)技術(shù)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行記錄。
夯實(shí)效果主要是夯實(shí)之后的數(shù)據(jù)結(jié)果,對(duì)夯實(shí)后的夯點(diǎn)沉降值進(jìn)行測(cè)量,不平整的土地進(jìn)行平整處理,對(duì)沉降度進(jìn)行檢測(cè)。土體夯實(shí)后對(duì)定點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量,對(duì)得出的數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比,以觀察其是否符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。
某高速公路分布有560 m的可液化土,土體厚度約為2.5~7.8 m,液化等級(jí)是輕微至嚴(yán)重。按照該區(qū)域強(qiáng)夯經(jīng)驗(yàn)分析,針對(duì)單一可液化土深度在10 m以內(nèi),決定使用強(qiáng)夯法對(duì)地基進(jìn)行處理。
(1)強(qiáng)夯加固深度。加固深度主要是由液化土分布情況進(jìn)行確定,按照梅納公式對(duì)不同深度的液化土所需的夯擊能量進(jìn)行計(jì)算,可以得出經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的取值大約是0.53。
(2)夯擊能量。主夯和副夯一般選擇1 500 kN·m、2 000 kN·m、2 500 kN·m三種夯擊能,對(duì)應(yīng)滿夯時(shí)的能量分別選擇 700 kN·m、850 kN·m、1 000 kN·m。
(3)夯點(diǎn)布置和間距。夯點(diǎn)選擇正方形布置方式,主夯和副夯時(shí)1 500 kN·m、2 000 kN·m以及2 500 kN·m的夯點(diǎn)間距分別是3.5 m、4.0 m、4.5 m。
(4)單點(diǎn)夯擊次數(shù)和夯擊遍數(shù)。單點(diǎn)夯擊數(shù)是在夯擊能是2 500 kN·m時(shí)選擇3擊,2 000 kN·m時(shí)選擇擊4擊。
(5)間歇時(shí)間,該路段強(qiáng)夯的遍擊間歇時(shí)間是72 h,實(shí)際施工中要利用試夯深入確定。
(6)鋪設(shè)碎石墊層。該路段強(qiáng)夯法對(duì)路段表層土質(zhì)進(jìn)行確定,其承載力是80~180 kPa,為促進(jìn)強(qiáng)夯作業(yè)面的強(qiáng)度的提升,在強(qiáng)夯路段地表根據(jù)單點(diǎn)夯擊能分別鋪設(shè)0.5 m(1 500 kN·m)厚、0.6m(2 000 kN·m)厚以及0.7 m(2 500 kN·m)厚的碎石墊層。
(7)試夯。正式施工前是試夯的流程,試夯路段的長(zhǎng)度是50 m,主要目的是對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正,以便進(jìn)行大面積、大規(guī)模施工。
總而言之,針對(duì)高速公路路基處理而言,強(qiáng)夯法是一種有效果、經(jīng)濟(jì)方便的處理辦法,因此得以廣泛應(yīng)用。同時(shí),強(qiáng)夯法是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要對(duì)諸多因素進(jìn)行綜合考慮,才可以確保高速公路軟基處理質(zhì)量。
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