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        高速公路濕陷性黃土地基強夯處治分析

        2022-08-05 03:06:48成曉強
        山東交通科技 2022年3期
        關(guān)鍵詞:分析施工

        成曉強

        (山西路橋第七工程有限公司 長治分公司,山西 長治 046000)

        1 工程概況

        隰吉高速公路設(shè)計全長105.834 km,路基設(shè)計寬度為25.5 m,設(shè)計車速80 km/h。公路沿線分布有多處特殊土路基,包括濕陷性黃土、紅黏土、軟土路基等,地基承載力不足,需要進行加固處理。其中K61+000—K79+000 段為濕陷性黃土路段,該路段處于農(nóng)田灌溉區(qū),設(shè)計為填方路基。為了防止地表水滲入路基內(nèi)部,在路基兩側(cè)坡腳排水溝外側(cè)設(shè)置寬度為1.0 m,高度為2.0 m 的矩形側(cè)向防滲墻。防滲墻采用水泥土隔水墻,水泥摻量為10%,防滲墻內(nèi)側(cè)和底部鋪設(shè)一層不透水土工布。為消除濕陷性黃土的濕陷性,防止路基完工后產(chǎn)生較大的沉降變形,設(shè)計采用強夯法對濕陷性黃土地基進行處治。

        2 濕陷性黃土地基加固方案與監(jiān)測方案

        K61+000—K79+000 段為濕陷性黃土路段設(shè)計采用填方路基,路堤最大填方高度為8.1 m,為提高地基承載力,經(jīng)過對各種處治方案進行比選,擬采用強夯法對地基進行處理。強夯處治后地基雖然會產(chǎn)生較大的沉降,但加固后可明顯提高地基承載力,且相比工程造價較低。強夯處治采用點夯和滿夯兩種方式,其中點夯夯點間距為5 m,采用梅花形布置,所選夯錘質(zhì)量為15.3 t,直徑為2.4 m,落錘高度12 m,單擊夯擊能量為2 000 kN·m,4 擊共1 遍;滿夯重疊1/4 錘印,單擊夯擊能量為800 kN·m,2 擊共1 遍,夯點布置見圖1。

        圖1 強夯夯點布置

        強夯后整平地基,填筑1 m 后的石質(zhì)填料,采用重型振動壓路機碾壓6~8 遍,然后對地基承載力進行檢測。施工范圍為路基邊緣以外3 m 范圍內(nèi),強夯后采用標準貫入試驗和靜力觸探試驗對地基承載力進行檢測。強夯處治后,進行路基填筑,前3 m分層填筑高度按30 cm,后5.1 m 按50 cm,路基填筑施工期間開展沉降監(jiān)測,分析地基沉降變形情況確定地基的穩(wěn)定性,沉降監(jiān)測測點布置見圖2。

        圖2 路基沉降監(jiān)測點布置

        3 地基承載力與路基沉降監(jiān)測結(jié)果分析

        3.1 強夯后地基承載力檢測

        3.1.1 標準貫入試驗結(jié)果分析

        標準貫入試驗是通過記錄每貫入30 cm 的錘擊次數(shù),分析確定地基承載力。試驗過程中選擇不同的部位,對強夯前后錘擊次數(shù)進行檢測。由于測試斷面試驗檢測結(jié)果類似,選取K69+100 斷面作為研究對象,統(tǒng)計試驗檢測結(jié)果見表1。

        表1 K69+100 斷面標準貫入試驗結(jié)果

        分析表1 得出,不同位置不同深度在強夯前后錘擊數(shù)均有一定幅度的提高,尤其是深度在5 m 以內(nèi)的地基錘擊次數(shù)增加明顯,說明強夯加固有效提高了該路段濕陷性黃土地基承載力。強夯前后深度在5 m 以內(nèi)的地基錘擊次數(shù)平均增加了5 次左右;深度在5 m 以上的地基錘擊次數(shù)平均增加了2 次左右,說明深度在5 m 以內(nèi)的地基加固效果較好,地基整體承載力均得到了一定幅度的提升。

        3.1.2 靜力觸探試驗結(jié)果分析

        為進一步確定強夯加固后地基承載力,采用靜力觸探試驗進行檢測,與標準貫入試驗檢測結(jié)果進行對比。靜力觸探試驗采用液壓千斤頂將圓錐形探頭壓入到土層,檢測探頭受到的阻力,經(jīng)過換算得出地基承載力,進而分析強夯加固效果。本項目靜力觸探試驗采用雙橋探頭,以K69+100 斷面作為研究對象,在強夯處治前后對地基開展試驗,通過換算得出地基承載力和壓縮模量,見表2。

        表2 K69+100 斷面靜力觸探試驗結(jié)果

        分析表2 可以得出,強夯前后地基承載力和地基土壓縮模量提高幅度均在50%以上,強夯加固后地基承載力得到了明顯提高。在深度上,強夯加固后5 m 以內(nèi)地基承載力和地基土壓縮模量提高幅度較高;5m 以下提高幅度較低。通過對比分析得出強夯前后地基土承載力得到了明顯提升,在地面以下5m 以內(nèi)提升幅度較高,加固后地基土基本承載力均達到了150 kPa 以上,滿足設(shè)計要求。

        3.2 路堤填筑施工期間沉降監(jiān)測結(jié)果分析

        在路堤填筑施工期間,在路基中部和兩側(cè)路肩分別布置沉降板,對路基沉降變形情況進行監(jiān)測。由于各監(jiān)測斷面監(jiān)測結(jié)果大體類似,選取K65+200斷面沉降監(jiān)測結(jié)果進行分析。路基填筑施工時間共計178 d,收集施工期間沉降監(jiān)測結(jié)果,并繪制沉降變化曲線見圖3。

        圖3 路堤填筑期間地基沉降變化曲線

        分析圖3得出,在路堤填筑施工期間沉降量較大,在停工期間沉降量相對較小,路基中部沉降量高于兩側(cè)路肩,施工前期沉降量較大,后期沉降量較小,沉降監(jiān)測結(jié)束后,路基沉降變形已逐步達到穩(wěn)定狀態(tài)。在路基填筑施工期間,由于路基土自重的增加和施工機械荷載的作用,路基沉降變形較大,而在停工期間較小。在施工前期,路基土自重不斷增加,路基沉降變形較大,后期路基土自重增加較小,路基沉降變形也較小,且路基中部沉降量高于兩側(cè)路肩。監(jiān)測結(jié)束時,路基沉降變形基本停止,路基達到了穩(wěn)定狀態(tài)。另外,路基累積沉降量不大,說明強夯加固后地基承載力明顯提高,達到了預(yù)期的加固效果。

        4 結(jié)語

        (1)強夯前后錘擊次數(shù)得到了明顯提高,尤其是地面以下5 m 提升幅度最高,說明加固后地基承載力得到了明顯提升。(2)強夯前后地基承載力和壓縮模量均得到了明顯提升,其中地面以下5 m 提升幅度最大,與標準貫入試驗相同,且地基承載力均高于設(shè)計要求的150 kPa,說明強夯加固后地基承載力明顯提高,達到了預(yù)期的加固效果。(3)路堤填筑施工階段沉降量較大,施工前期較大,后期較小,監(jiān)測結(jié)束后地基沉降達到了穩(wěn)定狀態(tài),且累積沉降量較少,說明強夯加固后地基承載力明顯提升,地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,達到了預(yù)期效果。

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