強夯法處理濕陷性黃土地基監(jiān)控要點

PAGEPAGE5強夯法處理濕陷性黃土地基［摘要］***高速公路K459+500-K462+559段共有3375m為非自重Ⅱ級濕陷性黃土，本文結合***高速公路工程實際，分析濕陷性黃土地基的濕陷機理，并闡述了如何運用強夯法處理濕陷性黃土地基。關鍵詞：濕陷性黃土濕陷機理地基處理強夯1前言我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復雜多變，其中黃土在我國分布廣泛。黃土是第四紀的一種特殊堆積物，其主要特征為：顏色以黃色為主，有灰黃、褐黃等色；含有大量粉粒，一般在55%以上；具有肉眼可見的大空隙，空隙比在1左右；富含碳酸鈣成分及其結核；無層理，垂直節(jié)理發(fā)育；具有濕陷性和易溶蝕、易沖刷、各項異性等工程特性。，它的這種特性，會對結構物帶來不同程度的危害，使路基及結構物大幅度沉降、折裂、傾斜，嚴重影響其安全和使用。濕陷性黃土泛指飽和的結構不穩(wěn)定的黃色土在自重壓力或自重壓力與附加壓力作用下，受水浸濕后，土的結構迅速破壞，發(fā)生顯著下沉的現(xiàn)象。在黃土地區(qū)修建公路，路基存在穩(wěn)定性差和過大的變形沉降，嚴重影響道路的質(zhì)量和使用，由此造成的經(jīng)濟損失是巨大的。因此黃土地基上修建公路，特別是高等級公路，地基的處理和路基工程的施工都要比一般路基工程地段難度更大，考慮的因素更全面、更慎重。2工程概況***高速公路第***合同段位于朝陽市****交界處，路線全長7.16km，其中k458+500-k462+559段3375m為非自重Ⅱ級濕陷性黃土，并且跨越10道黃土沖溝，沖溝最深的達40米，路基最大填高為21.5米，且該段路基設計為利用黃土填筑。為保證該段黃土路基的施工質(zhì)量，防止該段路基竣工通車以后路基不出現(xiàn)超過允許工后沉降量的變形，我們主要采取強夯及灰土隔水等方法對濕陷性黃土地基、沖溝及黃土路基進行處理取得良好的效果，現(xiàn)將濕陷性黃土強夯處理法作以總結供同行參考。3黃土的濕陷機理黃土濕陷機理是一個尚待深入研究的問題。比較公認的說法是：黃土浸水時，膠結物發(fā)生化學和物理反應及易溶鹽流失，使結構強度降低，是產(chǎn)生濕陷的原因；而黃土中存在空隙大于周圍顆粒直徑的架空結構，則是產(chǎn)生濕陷的條件。壓力及水是黃土產(chǎn)生濕陷的誘因。濕陷性黃土除了具備黃土的一般特征外，粒度成份以粉土顆粒為主，約占50%以上，具有肉眼可見的孔隙，它呈松散、多孔結構狀態(tài)，孔隙比很大，天然剖面上具有垂直節(jié)理，含可溶鹽(碳酸鹽、硫酸鹽類等)較多。垂直大孔性、松散多孔結構和遇水即降低或消失的土顆粒間的加固凝聚力是它發(fā)生濕陷的內(nèi)部因素，而壓力及水是外部條件。4強夯法處理濕陷性黃土的作用機理強夯法又稱為動力固結法或動力壓實法。這種方法是反復將重錘（一般為10～40t）提到高處使其自由落下（一般落距為10～40m）夯擊地基。夯錘夯擊地面時大部分沖擊動能使土體產(chǎn)生自由振動，并以壓縮波、剪切波和瑞利波的波體系聯(lián)合在地基內(nèi)傳播，在地基中產(chǎn)生一個波場。使土顆粒錯位，土體原骨架解體，使土顆粒處于更密實狀態(tài)。對濕陷性黃土這樣的特殊土體，其濕陷是由于其內(nèi)部架空孔隙多，膠結強度差，遇水微結構強度迅速降低而突變失穩(wěn)，造成孔隙崩塌，因而引起附加的沉降。所以強夯法加固濕陷性黃土就著眼于破壞其土體結構，使微觀結構在遇水前崩塌，減少其孔隙，消除其濕陷性。5黃土地基處理5.1黃土路段施工要求黃土路段施工過程中應注意排水，避免施工場地排水不暢或浸水。黃土路段強夯處理施工前應先進行現(xiàn)場試驗，必要時可根據(jù)強夯結果對強夯等級、夯擊次數(shù)、夯擊點分布等進行適當調(diào)整，以滿足基底壓實度、承載力等各項指標，消除濕陷性。5.2路基基底處理3.2.1路基底為Ⅱ級非自重濕陷性的黃土地段，根據(jù)基底黃土層厚度確定處理方式，底部設置30cm的5%灰土墊層（外摻、重量比）。處理段落基底黃土層厚度普通路基橋臺、臺后及高擋墻路基≦2.0m沖擊碾壓（0.18m）1000KNm強夯2.0～5.0m1000KNm強夯（0.54m）1000KNm強夯5.0～6.0m1000KNm強夯（0.54m）1600KNm強夯注：括號內(nèi)數(shù)值為處理完成后地基沉降量。6強夯施工工藝強夯前：（1）施工前應預先做好臨時排水，應采取攔截、排除地表水等措施，防止地表水下滲。其地下排水溝造物及地面排水溝渠必須采取防滲措施。（2）黃土路堤應分層填筑，分層壓實，大于10cm的土塊必須打碎，并應在最佳含水量范圍內(nèi)碾壓密實。強夯法：（1）應按照設計圖紙所示位置及要求對濕陷性黃土地基進行強夯處理。強夯法處理濕陷性黃土路基時，應嚴格執(zhí)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（BGJ25－90）相關規(guī)定。土的含水量宜低于塑限含水量1﹪～3﹪。在擬夯實的土層內(nèi)，當土的含水量低于10﹪時，宜加水至塑限含水量；當土的含水量大于塑限含水量3﹪時，宜采取措施適當降低其含水量。（2）強夯大面積施工前應按下列順序進行試夯：=1\*GB3①施工前，應根據(jù)設計選點試夯，一路段內(nèi)若土性基本相同，試夯可在一處進行；若差異明顯，應分別進行試夯。試夯面積不小于30m×30m。=2\*GB3②在試區(qū)內(nèi)進行詳細的原位測試，取原狀土樣測定有關數(shù)據(jù)。=3\*GB3③選取合適的一組或多組強夯試驗參數(shù)進行試夯，在試夯過程中，應測量每個夯點每夯擊一次的下沉量（簡稱夯沉量）。最后兩夯的平均夯沉量不宜大于5㎝。試夯時應將含水量嚴格控制在最佳狀態(tài)。=4\*GB3④試夯結束后，在7d以后，從試夯面起每隔50㎝取土樣，進行室內(nèi)土工試驗，測定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)等指標。當設計中要求采用靜力觸探或靜荷載試驗確定強夯土的承載力等指標時，宜于試夯結束一個月后進行。=5\*GB3⑤當強夯效果不能滿足要求時，可補夯或調(diào)整參數(shù)再進行試驗。=6\*GB3⑥通過強夯前后的試驗結果對比，確定正式施工采用的技術參數(shù)。（3）強夯施工應采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機或其他專用設備。采用履帶式起重機時，應在臂桿端部設置輔助門架或采取其他安全措施，防止落錘時機架傾覆。（4）夯錘重宜在10t～20t之間，其底面宜采用圓形。錘底面積宜在3－4m2。夯錘底宜對稱設置若干個上下貫通的氣孔。（5）夯擊點布置，除非設計中另有規(guī)定，一般按正三角形或梅花形網(wǎng)絡排列。夯點間距可根據(jù)擊坑的形狀、孔隙水壓力變化等情況確定，一般為4～15m，（***采用4m間距正方形布置夯點）。滿夯時夯點彼此搭接1/4（對圓底夯錘，可按夯錘直徑的1/4進行搭接）。（6）按上列形式和間距布置的夯擊點，依次夯擊完成為第一遍。第二次選用已夯點間隙，依次補點夯擊為第二遍，以下各遍均在中間補點，最后一遍錘印應彼此搭接，表面平整。（7）每一遍內(nèi)各個夯點的夯擊次數(shù)，應按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量關系曲線確定（一般為3～10次，***采用8次），并應同時滿足：=1\*GB3①最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當單擊夯擊能量較大時不大于100mm。=2\*GB3②夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起。=3\*GB3③不因夯坑過深而使起錘困難。黃土路段強夯地基處理圖（8）點夯一般為1～3遍。點夯完成以后，再滿夯二遍。必要時可根據(jù)地基土的性質(zhì)和工程要求適當增加夯擊遍數(shù)。（9）兩遍點夯之間的間歇時間，取決于孔隙水壓力的消散，一般不少于7d。地下水位較低和地質(zhì)條件較好的場地，可以連續(xù)夯擊。（10）強夯施工前，應先清理、平整場地并查明場地范圍內(nèi)地下構造物和管線的位置及標高，采取必要的措施，防止因強夯施工造成損壞。（11）強夯施工必須按試驗確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準的技術參數(shù)進行，以各個夯擊點的夯擊數(shù)為施工控制數(shù)值，也可采用試夯確定的沉降量控制。（12）夯擊時落錘應平穩(wěn)，夯位準確，如錯位或坑底傾斜過大，宜用砂土將坑底整平才能進行下一次夯擊。（13）施工過程中應做好下列監(jiān)測和記錄工作：=1\*GB3①開夯前檢查錘重和落距，以保證單擊夯擊能量符合設計要求，或與試驗相符。=2\*GB3②每遍夯擊應對夯點放樣進行復核。=3\*GB3③檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。（14）強夯所產(chǎn)生的噪音和振動對周圍建筑物有影響時，不得采用強夯法施工。強夯施工距建筑物的最小安全距離應不小于50～100m。（15）強夯施工過程中或施工結束后，應按以下要求進行質(zhì)量檢驗：=1\*GB3①查施工記錄，施工范圍內(nèi)每個夯點的累計夯沉量，不得小于試夯時各夯點平均值的95﹪。=2\*GB3②并應再夯擊現(xiàn)場按每一強夯區(qū)段每2000m2內(nèi)任選一處，在設計處理深度內(nèi)，每隔50～100㎝取土樣，測定土的各項指標。該項檢驗在施工結束7天后進行。=3\*GB3③當需要采用通過現(xiàn)場原位測試（采用貫入或靜力觸探方法）強夯土的承載力時，應在一個月之后進行。（16）根據(jù)檢驗結果，應對不合格處進行補夯，或采取其他補救措施，直到達到試夯或設計規(guī)定的指標為止。6.3強夯法處理黃土段沖溝沖溝壁比較陡的情況下，沖溝壁按照每級不小于2m寬平臺開挖成臺階狀（臺階平均坡度不大于1：1）后分層填筑路基；每級臺階填筑完成后采用1000KNm的夯擊能進行強夯補壓。但對于沖溝內(nèi)設置構造物時，在臺后換填范圍（且不小于6m）的路基不允許采用強夯處理，采用黃土填筑時構造物頂部4m厚度范圍內(nèi)不允許強夯，4m以上采用強夯時，夯擊能不大于1000KNm，但橋臺臺后路基應滿足相應的壓實度要求。6