邊建朋
摘要:在公路路基施工中,強夯施工方法由于加固效果顯著,可取得較高的承載力,且具有經濟、簡單、快速、有效等優(yōu)點,因而在路基工程處理中被廣泛使用。文章簡述了強夯法的技術特點,并對其在路基工程中的施工工藝及施工要點進行了探討。
關鍵詞:路基工程;強夯法;施工應用
強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基,也可用于防止粉土和粉砂的液化,消除或降低大孔土的失陷等級。強夯法因其施工工期短,工藝簡單等特點,越來越多的應用在高速公路的路基施工中。
1強夯法的特點
1.1加固效果好
強夯地基可降低地基土的孔隙率,減小壓縮性,提高壓實度,增加干密度,提高土體的壓縮模量,還可以改善土體抗震動液化的能力和消除土體的濕陷性,增加地基的均勻性,從而提高地基的承載力。
1.2適用范圍廣
強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與翻性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對高飽和度的粉土與勃性土等地基,當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時,應通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。
1.3經濟性能好
強夯加固地基一般不需要輔助的建材,除了強夯機械的臺班費用外,沒有其他消耗,因此費用低廉。其加固費用與樁基、置換、注漿、加筋等處理方法相比較是最低的。
2強夯法的施工工藝
2.1配置施工設備
①夯錘:強夯錘錘重一般為10~40 t,其底面形式有圓形,也可為方形。一般來說,其底面形式宜采用圓形。錘底面積應根據(jù)土質確定,錘徑一般為2 m左右,底面積為3~4 m2。錘底靜壓力值可取25~40 kPa。為了排除錘入夯坑時的坑內空氣,減少空氣阻力,保持夯錘平衡,確保夯擊效果。錘的底面宜對稱設若干個與其頂面貫通的排氣孔。實踐中,我們―般采用脫鉤夯錘。
②起重設備:由于15 t以上的履帶式起重機具有行走方便、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,因此起重設備應采用帶自動脫鉤裝置的履帶式起重機。采用履帶式起重機時,起重機要有10~14 m的起重高度,為防止夯擊時臂桿后仰,設剖頃覆,可在臂桿端部設置輔助門架,或采取其它安全措施。此外,起重機的起重能力應大于夯錘重量的1.5倍。
③其他設備配置:推土機、裝載機、加油機、電焊機和相應測試項目的試驗儀器等。
2.2施工準備工作
①施工前應熟悉施工圖紙,掌握設計意圖,同時,對現(xiàn)場進行實地考察,定位放線。
②強夯前,把路基表土、腐殖土、種植土、淤泥、樹根全部從公路用地范圍內挖出,同時清表厚度要大于30cm。為了便于起重設備行駛,同時又能處理濕陷、空洞問題,避免事故發(fā)生,應用推土機預壓2遍,修筑機械設備進出場道路,以保證有足夠的凈空高度、寬度、路面強度和轉彎半徑。當?shù)叵滤惠^高、表層為飽和粘性土、液化流動的飽和砂質土時,為了使重型機械在場地的運行和減少夯錘拔起時的負壓,可在其表面鋪0.2 m~2.0 m厚的砂石墊層。為了防止路基表面積水,雨期施工周邊要挖好排水溝。
③為了掌握土質情況,強夯施工前,應對不均勻土層進行鉆孔和原位相關試驗。為了便于指導地基夯實施工,應依照地形情況,相間50~100 m就需取一處進行圖樣分析,確定最佳含水量和最大干密度。為了避免影響夯實質量,應對由于路基凍融或下雨造成的地表濕軟進行清除或者翻挖晾曬。
④施工前必須正確選擇施工參數(shù),以保證強夯取得理想的效果。強夯的參數(shù)主要包括以下幾個方面:夯擊的次數(shù)與遍數(shù)、強夯的有效深度、夯擊的間歇時間、夯點布設及強夯范圍等。
⑤為了避免因強夯施工而將現(xiàn)場范圍內的地下構筑物和各種地下管線破壞,強夯施工前,應對其位置及標高等進行檢查,并采取必要的措施。2000 kN·m以下強(重)夯距地下障礙物的水平距離要大于10 m,距地面、地上障礙物的水平距離要大于20 m。為了最大限度減少擾民,施工盡可能選在白天進行,盡量錯開午休和晚間休息時間。
2.3施工要點
①填筑材料應采用隧道出渣的泥巖,爆破后的最大粒徑應小于壓實層厚的1/2,如果超過1/2,就應進行剔除或二次破碎。另外,必須人工破碎個別運到現(xiàn)場的超粒徑填料。如人工破碎困難,采用鏟車挖機把其清除出路基。距路床頂0.5~2.0 m部位,粒徑一般要小于30 cm。距路床頂2 m以下層次粒徑一般要小于50 cm。
②強夯法的加固應先邊緣,后中央進行分段夯擊。起重機應按照直線行駛,每夯完一遍,用推土機整平場地,下一遍夯擊需要等到放線定位后才可進行。強夯法的加固應按深層土→中層土→表層土→用推土機將夯坑填平的順序進行。由于夯坑底層以上的填土比較疏松,而且強夯產生的強大振動,會導致周圍已經夯實的表土層有一定程度的振松,因此,在條件允許的情況下,需采取措施在最后一遍點夯結束后,再用小夯錘低能量夯擊一遍。為了提高表層土的夯實效果,應適當增加滿夯的夯擊次數(shù),以防止路基的沉降和不均勻沉降。
③在強夯施工中,夯擊次數(shù)既不是越少越好,也不是越多越好。應根據(jù)每夯坑的夯沉壓縮量、土質條件和計算沉降要求來確定。以達到最佳次數(shù)為宜,超過最佳次數(shù)再夯擊,容易將表層土夯松。施工時,土體壓縮層越厚,土的顆粒越細,含水量越高,夯擊的遍數(shù)越多;當夯擊沉降量為計算最終沉降量的80%~90%時,即視為夯擊完畢。實踐證明,應以最后1擊的平均夯沉量小于3.5 cm及最后2擊每擊夯沉量極值小于5 cm的雙控指標控制來確定每夯點的夯擊遍數(shù),能更好地確保路基的填筑質量。
④夯坑周圍地面不應發(fā)生過大的隆起;不能因為夯坑過深而發(fā)生起錘困難。夯擊時夯位應準確,落錘應平穩(wěn),當錯位或夯坑底傾斜大于15°時,應用砂土將坑底整平才能進行下一次夯擊。
⑤應根據(jù)土中超靜孔隙水壓力的消散時間,控制兩遍夯擊之間的時間間隔,根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)時間間隔應大于7 d。
⑥強夯施工不得在大雨天甚至下雨前進行。在強夯施工中,一旦發(fā)現(xiàn)快要下雨時,應及時掩埋或覆蓋夯坑,同時做好排水設施,以排除表面積水。
⑦為了防止塵土飛揚,石、水四濺,應根據(jù)實際情況對夯擊場地適當灑水。在吊車操作室擋風玻璃前,應增設一面鉛絲防護網。
3施工質量檢驗
3.1強夯施工結束后應間隔一定時間方能對地基質量進行檢驗。對于低飽和度的粉土和黏性土地基可取3~4周。
3.2質量檢驗的方法,根據(jù)土性選用原位測試和室內土質試驗。對于重要工程項目應增加檢驗項目,也可做現(xiàn)場大型載荷試驗。
3.3質量檢驗的數(shù)量,應根據(jù)場地復雜程度和建筑的重要性確定。對于簡單場地上的一般建筑物,每個建筑物地基的檢驗點不應少于3處;對于復雜場地或重要建筑物地基應增加檢驗點數(shù)。檢驗深度應不小于設計處理的深度。
4強夯施工過程中注意事項
首先做好施工前的準備工作強夯施工前,對夯擊范圍內的地下構造物和各類管線,采取必要的措施,以免因強夯施工而造成損壞;強夯施工設備,采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機。施工過程中應做到施工前檢測夯實區(qū)域土的含水量。一般強夯施工土的含水量要求在12%左右,對于含水量過大的區(qū)域要采取措施,翻曬或排水,降低含水量后再施工。
結語
強夯法是一種較好的、行之有效的地基處理方法,已廣泛應用于高速公路軟弱地基的加固工程,值得推廣。強夯施工應注重理論實踐經驗相結合,不能生搬硬套,一定要結合實際情況認真進行分析,提出科學合理的施工方案,制定恰當?shù)尿炇罩笜耍苊馊肆ξ锪Y源的浪費。
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