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        某黃土地區(qū)機場道路強夯處理現(xiàn)場試驗研究

        2017-06-07 08:21:28任耀華
        城市道橋與防洪 2017年5期

        任耀華

        (中國航空港建設(shè)第二工程總隊,江蘇 徐州 221005)

        某黃土地區(qū)機場道路強夯處理現(xiàn)場試驗研究

        任耀華

        (中國航空港建設(shè)第二工程總隊,江蘇 徐州 221005)

        以濕陷性黃土地區(qū)機場道路地基處理為例,對不同能級下的強夯地基設(shè)計參數(shù)進行了現(xiàn)場對比試驗研究,通過對現(xiàn)場試驗的夯沉量監(jiān)測及加固前后的土體物理力學(xué)指標(biāo)的對比分析,分析了不同夯擊參數(shù)下土體加固效果及影響深度,表明強夯對此類地基加固效果好,成本低,針對不同加固要求可以靈活調(diào)整夯擊設(shè)計參數(shù)。

        濕陷性黃土;強夯;機場道路

        1 工程概況

        山西呂梁機場位于大武鎮(zhèn)木格塔墕村附近的黃土梁上,場區(qū)地貌類型屬于剝蝕堆積黃土丘陵區(qū)。濕陷性黃土具有特殊的巖土結(jié)構(gòu)特征和工程特性,對機場道路地基如何選擇合理的處理方法和工藝參數(shù),對濕陷性黃土地基進行加固處理是本項目亟待解決的技術(shù)問題之一。

        2 工程地質(zhì)條件

        場地地基土自上而下可劃分:

        ①層素填土(Q42ml):淺黃色,以粉土為主,結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)不均。平均層厚 0.90 m。②層黃土狀土(Q4dl):淡黃 ~ 灰黃色,以粉土為主,質(zhì)地疏松,大孔隙發(fā)育,一般具中等 ~ 高壓縮性,濕陷程度輕微。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù) 4.0~11.0 擊,平均 7.0 擊。揭穿層厚 4.60~10.20 m,平均層厚 7.28 m。③層粉質(zhì) 粘 土(離 石 黃 土)(Q2eol):紅 黃 ~ 褐 紅 色 ,可 塑 ~硬塑狀態(tài),大孔隙及垂直節(jié)理不明顯。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗實測擊數(shù) 11.0~21.0 擊,平均 14.0 擊。平均層厚3.57 m,層底埋深 12.10~12.80 m,平均埋深 12.43 m。機場區(qū)地形起伏較大,地質(zhì)剖面見圖1。

        根據(jù)室內(nèi)濕陷性試驗結(jié)果,濕陷土層為第①層素填土、第②層黃土狀土,濕陷系數(shù) δs在 200 kPa浸水壓力下為 0.016~0.029;在 500 kPa 浸水壓力下為 0.017~ 0.031;在 1 000 kPa 浸水壓力下均小于 0.015,自重濕陷系數(shù) δzs 均小于 0.015,濕陷系數(shù)隨深度增加而減小,濕陷起始壓力隨深度增加而增大。

        圖1 試驗區(qū)參考地質(zhì)剖面圖

        3 強夯試驗方案

        根據(jù)需要處理的黃土厚度,考慮了夯擊能、夯點間距等參數(shù)的不同組合,強夯試驗共有3個能級、6個試驗小區(qū),各試驗區(qū)處理方法和基本設(shè)計參數(shù)見表1。強夯試驗區(qū)位置見圖2、圖3。

        表1 強夯試驗設(shè)計參數(shù)

        圖2 試驗區(qū)位置示意圖

        圖3 原地基強夯分區(qū)示意圖

        3.1 單點夯試驗

        試驗區(qū)強夯施工開始前,先進行了單點夯試驗,通過單點夯試驗分析 2 000 kN·m、3 000 kN·m和 6 000 kN·m 單擊夯擊能下的有效夯實效果,并確定合理夯擊數(shù)。地面隆起測點布置見圖4,各能級單點夯地面最大隆起曲線如見圖5。

        圖4 單點夯試驗地表變形觀測點平面布置圖

        圖5 各能級單點夯地面最大隆起曲線

        從圖6中可知,各試驗小區(qū)的夯沉曲線形狀基本一致。即,開夯前幾擊夯沉量較大,曲線呈陡降趨勢,隨夯擊數(shù)增加每擊夯沉量迅速變小,6~7擊以后每擊夯沉量較小,曲線漸趨平緩,8~10 擊后開始收斂,地面隆起量較小,有效夯實情況較好,最后三擊的每擊夯沉量很小且變化不大。T1、T2 和 T3區(qū)理想單點擊數(shù)分別為 10~12 擊、11 擊和 10 擊。

        圖6 各能級典型點夯夯擊數(shù)-夯沉量曲線

        3.2 分區(qū)夯擊試驗現(xiàn)場施工控制

        T1 區(qū) 2 000 kN·m 強夯,實際施工時,點夯擊數(shù)在 10~12 擊左右,夯坑夯沉量一般 1.0~1.6 m,最后兩擊平均夯沉量可控制在 5 cm。滿夯能級 800 kN·m,擊數(shù) 3~5 擊。

        T1-1 區(qū)和 T1-2 區(qū)點夯后地面平均下沉量均為 45 cm。T1-1 區(qū)滿夯后的地面平均下沉量均為15 cm,T1-1 區(qū)為 13 cm。

        T2 區(qū) 3 000 kN·m 強夯,實際施工時,點夯擊數(shù)在 10~12 擊左右,夯坑夯沉量 0.8~1.4 m,最后兩擊平均夯沉量可控制在 5cm。滿夯能級 100 kN.m,擊數(shù) 3~5 擊。

        T2-1 區(qū)點夯后地面平均下沉 量均為 51 cm,滿夯后的地面平均下沉量為 17 cm,總下沉量達(dá)68 cm ;T2-2 區(qū)點夯為 38 cm,滿夯為 18 cm,總量為 56 cm,相差約 20%。

        T3 區(qū) 6 000 kN·m 強夯,實際施工時,點夯擊數(shù)在 9~11 擊左右,夯坑夯沉量 1.1~3.0 m,最后兩擊平均夯沉量可控制在 10 cm。滿夯能級 1 000 kN·m,擊數(shù) 3~5 擊。

        T3-1 區(qū)點夯后地面平均下沉量均為 42 cm,滿夯后的地面平均下沉量為 27 cm,總下沉量為69 cm;T3-2 區(qū) 點 夯 為 49 cm,滿 夯 為 20 cm,總 量為 69 cm,總量與 T3-1 區(qū)相同,但階段下沉量差異較大。

        4 強夯試驗區(qū)效果分析[1-5]

        4.1 夯坑夯沉量和地面平均夯沉量觀測

        各強夯區(qū)的地面平均夯沉量統(tǒng)計結(jié)果見表2。從表2中可看出,各強夯試驗區(qū)的地面總下沉量在 58.0~69.0 cm 之間,均比較大??傮w上看,強夯能級越大,地面平均下沉量越大,6 000 kN·m 能級的地面夯沉量比 2 000 kN·m 的約大 15%~20%,3 000 kN·m 能 級 的 地 面 夯 沉 量 介 于 2 000 kN·m能級和 6 000 kN·m 能級的之間。相同夯擊能情況下的兩個試驗小區(qū),夯點間距小時,地面夯沉量較大一些,但總體上夯點間距變化對地面總夯沉量的影響不大。

        表2 強夯試驗的平均夯沉量

        4.2 處理前后地基土孔隙比

        如表3 所示,夯前 10m 內(nèi)孔隙比的深度平均值在 0.73~0.84 之間,總平均值為 0.77,單樣最大值為 0.93。強夯后檢測深度范圍內(nèi)的孔隙比一般在 0.50~0.80 之間,僅一個土樣為 0.89,平均孔隙比 在 0.57~0.68 之 間 , 總 平 均 值 為 0.63, 約 減 少18%,減少的幅度與地面總體夯沉量的變化一致。

        表3 各強夯試驗區(qū)孔隙比統(tǒng)計表

        強夯后與強夯前相比,干密度與孔隙比的總體變化規(guī)律是:淺層地基土的變化大、深層變化小。

        4.3 處理前后地基土壓縮模量

        處理后地基土的壓縮模量有較大程度的提高,由中等 ~ 高壓縮性變?yōu)橹械?~ 低壓縮性,見表4。

        表4 各強夯試驗區(qū)壓縮模量統(tǒng)計表

        4.4 處理前后地基土標(biāo)貫擊數(shù)

        在強夯處理前、強夯處理 2 周后,分別進行了標(biāo)貫試驗。各試驗小區(qū)強夯前、后標(biāo)貫擊數(shù)對比情況見圖7。對各試驗小區(qū)強夯前、后的標(biāo)貫擊數(shù)進行分析,可知:

        T1-1 區(qū),在深度 3.0~5.0 范圍內(nèi)土層含水量情況異常,開始試夯時出現(xiàn)夯沉量不收斂現(xiàn)象,后鋪填 2.50 m 厚的粉土,增加了一遍強夯處理。T1-2區(qū),0~5 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 10.0~29.0 擊(夯間),平均 22.0 擊,比夯前增加15.1 擊,比夯前平均 6.9 擊提高 220%。5 m 以下沒有提高。

        T2-1 區(qū),0~7m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 19.0~29.0 擊(夯點和夯間),平均 22.3擊,比夯前增加 14.4 擊,比夯前平均 7.9 擊提高184%。T2-2 區(qū),0~5 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 16.0~30.0 擊(夯間),平均 23.0 擊,比夯前增加 16.1 擊,提高 235%。5 m 以下沒有提高。

        T3-1 區(qū),0~9 m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 20.0~35.0 擊(夯間),平均 28.3 擊,比夯前增加 18.8 擊,比夯前平均 9.5 擊提高 202%。T3-2 區(qū),0~7m 范圍內(nèi)標(biāo)貫擊數(shù)的提高幅度較明顯。夯后 19.0~34.0 擊(夯點和夯間),平均 27.8 擊,比 夯 前 增 加 19.9 擊 , 比 夯 前 平 均 7.9 擊 提 高254%。

        綜合分析強夯處理前后標(biāo)貫指標(biāo)的情況,可以 認(rèn) 為 :2 000 kN·m 強 夯 的 加 固 深 度 約 為 5.0 m左右,3 000 kN·m 強夯的加固深度為 5.0~7.0 m,3 000 kN·m 強夯的加固深度為 7.0~9.0 m;3 000 kN·m強夯 夯 點 間距 以 4.0 m 為 宜 ,6 000 kN·m 強 夯 夯點間距以 4.5 m 為宜。

        圖7 各 T3 區(qū) 6 000 kN·m 強夯前后標(biāo)貫擊數(shù)對比曲線

        5 結(jié)論

        綜合以上原地基處理試驗檢測結(jié)果,得出以下認(rèn)識:

        (1)強夯法是處理濕陷性黃土地基的高效、可行的方法,本工程可優(yōu)先采用強夯進行地基處理。針 對 本 工 程 ,2 000、3 000、6 000 kN·m 強 夯 的 最佳夯擊次數(shù)分別為 11 擊、11 擊、10 擊。強夯試驗區(qū)的地面總下沉量在 58.0~69.0 cm 之間,有效夯實效果明顯。

        (2)強夯后各試驗區(qū)地基土的孔隙比降低、干密度提高,淺層變化明顯、深層逐漸減弱;處理后地基土的壓縮模量有較大程度的提高,由中等~高壓縮性變?yōu)橹械取蛪嚎s性。處理后的濕陷性得到消除。

        (3)2 000、3 000、6 000 kN·m 強 夯 的 有 效 加固深度分別為 5.0 m、5.0~7.0 m、9.0 m。在加固深度范圍內(nèi),強夯后地基土的標(biāo)貫擊數(shù)成倍提高。

        [1] 葉開智,廖正杰.強夯法處理濕陷性黃土地基的工程實踐[J].路基工程,2005(3):54-56.

        [2] 劉新龍.強夯法加固黃土路基的規(guī)律探索[D].陜西西安:西安理工大學(xué),2008.

        [3] 孫文懷,楊志剛,杜小川.增濕高能級強夯法處理濕陷性黃土地基的研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2012(2):74-78.

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        四川首批 675 座渡改橋工程將于年內(nèi)完工 目前已完工 600 座

        近日,位于四川省儀隴、營山、蓬安三縣交界處的營山縣三興鎮(zhèn)王家河渡改橋工程正加緊建設(shè)。該公路橋主體已完工,將于 6 月通車,屆時可惠及儀隴、營山、蓬安三縣近 5 000 名群眾。

        從 2010 年開始,四川省啟動首批 675 座渡口改人行橋建設(shè)。截至目前,已完工 600 座,在建 65 座,待開工 10 座。預(yù)計年內(nèi),675 座渡改橋全部完工。

        根據(jù)《四川省 2016-2020 年渡口改橋建設(shè)方案》,到 2020 年,規(guī)劃實施總投資 97 億元,全面建成 223座渡口改公路橋和 134 座渡口改人行橋,全面取消年均渡運量 5 萬 ~10 萬人次,以及 10 萬人次以上的一、二類渡口和車渡,屆時受益群眾將達(dá) 800 萬人。

        U416.1

        :B

        :1009-7716(2017)05-0255-04

        10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.05.072

        2017-02-28

        任耀華(1973-),男,河南桐柏人,工程師,從事機場及市政公路項目施工管理工作。

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