魯亞拼

(中國路橋集團(tuán)西安實業(yè)發(fā)展有限公司,陜西 西安 710075)

0 前 言

因經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要,相當(dāng)數(shù)量的基礎(chǔ)配套設(shè)施不得不在許多不良地質(zhì)基礎(chǔ)上進(jìn)行建設(shè),使得不同地質(zhì)基礎(chǔ)的處理措施尤為重要,其中高速公路等是其重要的組成部分[1-2]。由于各處地質(zhì)特點,在工程建設(shè)過程中,高含水量的超軟土地基時有存在[3-4]。傳統(tǒng)強(qiáng)夯片石墩法進(jìn)行軟基處置過程存在夯錘沖擊力較小、擠淤和強(qiáng)夯效果較差、對臨近建筑物或構(gòu)筑物影響較大、路基沉降控制時間較長等缺點,存在較大的提升空間[5-6]。

本文以廣東省興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發(fā)區(qū)段一期工程實際背景為依托,對高含水量超軟土地基處理進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,采用分層拋石、雙層強(qiáng)夯,改變夯錘的形狀,由傳統(tǒng)的平底形改為球底形,綜合設(shè)置減壓溝并開挖防震溝，形成了一整套“高含水量超軟土強(qiáng)夯片石墩復(fù)合地基施工技術(shù)”。

1 工程概況

興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發(fā)區(qū)段一期工程,路線起點汕尾市海豐縣平東鎮(zhèn)雙堂村附近的塘尾樞紐立交,通過設(shè)置塘尾樞紐立交與潮惠高速公路T形交叉,路線向南穿過油柑嶺后,經(jīng)過九龍村、羅屋角村的東面,最后設(shè)置橋梁跨越平龍水庫。本工程地基主要為高含水量的超軟土地基。T1合同段主要工程包括：加固地基、塘尾互通區(qū)1處、大橋747.8 m/2座等?？傇靸r1.738億元,合同工期20個月。

2 技術(shù)原理

2.1 土石混填料的強(qiáng)夯加固原理

夯錘從高處落到地面產(chǎn)生體波,由此起到強(qiáng)夯加固作用。體波包括縱波和橫波。橫波與縱波傳播速度的理論公式如下：

式中,νp為縱波速度，m/s；νz為橫波速度，m/s；E為介質(zhì)彈性模量，kPa；G為剪切模量，kPa；ρ為介質(zhì)密度，kN/m2；μ為介質(zhì)泊松比。

2.2 強(qiáng)夯控制路基沉降量的原理

土體受應(yīng)力作用產(chǎn)生沉降變形,路基土的沉降構(gòu)成如下式：

S=Sd+Sc+Ss

式中,Sd為瞬時沉降(初始沉降)；Sc為固結(jié)沉降；Ss為次固結(jié)沉降(蠕變沉降)。

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程(見圖1)

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準(zhǔn)備

1)確定吊車夯擊路線,優(yōu)化配備施工人員及機(jī)械設(shè)備,做好測量放樣工作,夯位精確。

2)在強(qiáng)夯施工前,先對原地面施工場地進(jìn)行必要的補(bǔ)充勘探,了解強(qiáng)夯前的地貌如坑穴、溝槽等,同時分析夯擊點的異變以避免吊車陷落,并充分調(diào)查施工場地的環(huán)境。

3)參數(shù)選擇一般遵循以下原則：①所選能級其影響深度要適當(dāng)；②夯擊擊數(shù)的確定要考慮不產(chǎn)生擠密后的再破壞和夯坑過深造成起錘困難；③布點方式均勻,點距的布置要考慮不產(chǎn)生大的隆起；④高能級用多遍夯擊方式,并將點距加大；每遍之間的間隔時間要考慮孔隙水消散。

4)初步確定強(qiáng)夯參數(shù),并進(jìn)行試夯,內(nèi)容至少包括不同單擊夯擊能量的單點夯擊試驗、不同夯擊遍數(shù)試驗、強(qiáng)夯有效加固深度測試等,并與夯前選定的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,以確定施工采用的各項強(qiáng)夯參數(shù)。

5)試驗參數(shù)總結(jié)整理。試驗完成后,按照業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理單位的要求,高質(zhì)量地將試驗參數(shù)書面總結(jié)整理完成。

6)片石料的準(zhǔn)備。按照設(shè)計及強(qiáng)夯作業(yè)方案要求備足強(qiáng)夯墩柱的片石料,材料質(zhì)量符合有關(guān)要求。

3.2.2 抽(排)水

采用離心泵抽水,抽水時設(shè)置格柵欄為集水坑沉入淤泥層2.5 m深,設(shè)置2臺水泵將水排出。

3.2.3 清除表層

在抽干表層水后,進(jìn)行清淤,清除掉含水量高的淤泥土(包括樹根、腐質(zhì)土等),清表厚度約20 cm,并將其運至指定位置。

3.2.4 開挖減壓溝

拋石施工過程中,在有效夯實面兩側(cè)邊緣開挖減壓溝,深3～4 m,寬1 m,使淤泥在拋石和強(qiáng)夯過程中不斷的被擠入減壓溝里,減少對強(qiáng)夯范圍外的干擾,加快夯實速度,讓夯實效果更明顯。

3.2.5 拋填片石

分層拋填5～40 cm大小的片石,拋填的順序先從一側(cè)開始,宜平行于減壓溝方向向另一側(cè)拋石,邊拋邊用挖掘機(jī)夯沉,本次拋石的夯沉量約2.5 m左右,漸次向四周展開,以使淤泥向兩側(cè)擠出(見圖2)。

圖2 拋填片石

3.2.6 初步回填整平

拋填片石,分層碾壓完成后,回填厚度約1 m的素土,然后碾壓整平。

3.2.7 開挖減振溝

為避免對周圍建筑物的影響,開挖一道減振溝,距離建筑物4～5 m,深度為3 m,寬為60 cm。

3.2.8 強(qiáng) 夯

采用組合式碾壓強(qiáng)夯控制路基沉降,強(qiáng)夯效果更明顯。

1)有效加固深度。強(qiáng)夯的有效加固深度要求見表1。

表1 強(qiáng)夯的有效加固深度 單位：m

2)夯錘和落距。由傳統(tǒng)的平底形改為球底形夯錘減少夯錘與夯點的接觸面,增強(qiáng)夯錘的沖擊力,夯錘重20 t,落距為15 m,夯擊能為3 000 kJ,使強(qiáng)夯的效果更加明顯(如圖3所示)。

3)夯擊點布置及間距。經(jīng)過計算分析,對地面承載力不大,土質(zhì)為深厚淤泥層,強(qiáng)夯夯點形式采用正方形布置比較合理(如圖4所示)。

圖3 第一次強(qiáng)夯(夯錘為球形面,落距為15 m)

圖4 第一遍強(qiáng)夯夯擊點布置及間距

4)夯擊次數(shù)與變數(shù)。夯點的夯擊次數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定。

5)夯擊間隔時間。利用預(yù)先埋設(shè)的水壓力傳感器,確定超靜空隙水壓力的消散時間,并最終確定兩遍夯擊間隔時間。

3.2.9 二次回填平整

在強(qiáng)夯第一遍完成后,對夯坑回填級配石,并進(jìn)行碾壓,平整后鋪一層20 cm厚的級配石。

3.2.10 二次強(qiáng)夯

在級配石碾壓平整后,進(jìn)行第二次強(qiáng)夯,但較第一次強(qiáng)夯,夯擊點布置和間距、夯錘和落距、夯擊次數(shù)和變數(shù)、夯擊間隔時間等有所不同。

1)夯擊點布置和間距。強(qiáng)夯夯點形式采用正方形布點,第二遍強(qiáng)夯時采用15 m×15 m間距正方形布點,強(qiáng)夯效果更加明顯。

2)夯錘和落距。依然使用球底形夯錘,但經(jīng)過第一次強(qiáng)夯后,地下土層的淤泥量明顯減少,土質(zhì)變得越來越堅硬,夯錘的重量不變,但夯錘的落距由第一次強(qiáng)夯的15 m變成6 m(見圖5)。

圖5 第二次強(qiáng)夯(夯錘為球形面,落距為6 m)

3)夯擊次數(shù)與變數(shù)。因第一遍的強(qiáng)夯后的淤泥量明顯減少,土質(zhì)變得比較堅硬,夯擊次數(shù)要適當(dāng)減小,每個點夯為2～3遍。最后以低能滿夯2遍。

4)夯擊間隔時間。經(jīng)過第一次強(qiáng)夯后,地下土層的淤泥量明顯減少,夯擊點的間距也變密,所以夯擊間隔時間變得較短,可以采用連續(xù)夯擊。

3.2.11 回填、壓實至設(shè)計標(biāo)高

在碾壓過程中隨時測量地基標(biāo)高直至壓實達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。

3.2.12 強(qiáng)夯效果檢測

為了檢測強(qiáng)夯法地基處理的效果,在強(qiáng)夯施工完成2～3天后,在強(qiáng)夯區(qū)域內(nèi)設(shè)置了7個靜載試驗點,載荷板的規(guī)格為2 m×2 m的鋼筋混凝土方板,又若干工字鋼組成載荷體的平臺,載荷體由混凝土塊組成,通過吊車將混凝土塊逐級加荷,沉降觀測系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁和分表組成,以觀測每級荷載作用下承載板的沉降量。根據(jù)靜載荷試驗資料及有關(guān)規(guī)范,7個試驗點地基承載力的基本值均不小于p=200 kPa。

4 優(yōu)勢及特點

1)在拋石強(qiáng)夯過程中,采用分層拋石、雙層強(qiáng)夯,改變夯錘的形狀,由傳統(tǒng)的平底形改為球底形,沖擊力大,夯擊深度較深,可以加快片石的沉降與路基形成。

2)在拋石過程中,沿路基兩側(cè)設(shè)置減壓溝,提高擠淤和強(qiáng)夯效果。

3)在強(qiáng)夯施工臨近建筑物附近開挖防震溝,減少對附近建筑物結(jié)構(gòu)的影響。

4)采用組合式碾壓強(qiáng)夯控制路基沉降,調(diào)高了路基夯壓效果,有效縮短路基到最終控制沉降的時間。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合興寧至汕尾高速公路海豐至紅海灣開發(fā)區(qū)段一期工程,提出的高含水量超軟土強(qiáng)夯片石墩復(fù)合地基施工技術(shù)有效提高了超軟土地基處理效果,強(qiáng)夯片石墩法施工方法簡單,以機(jī)械操作為主,減少人員的投入,在施工過程中減少了對人身安全傷害,且降低了對農(nóng)田土質(zhì)、水質(zhì)的影響。附近石料資源充足,近距離取材,縮短運距,降低施工成本。本技術(shù)能充分發(fā)揮應(yīng)用優(yōu)勢,在類似工程中具有較好的推廣前景。

[ID:009541]