強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基監(jiān)控要點(diǎn)

PAGEPAGE5強(qiáng)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(jí)濕陷性黃土，本文結(jié)合***高速公路工程實(shí)際，分析濕陷性黃土地基的濕陷機(jī)理，并闡述了如何運(yùn)用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基。關(guān)鍵詞：濕陷性黃土濕陷機(jī)理地基處理強(qiáng)夯1前言我國幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜多變，其中黃土在我國分布廣泛。黃土是第四紀(jì)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(jié)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(xiàng)異性等工程特性。，它的這種特性，會(huì)對結(jié)構(gòu)物帶來不同程度的危害，使路基及結(jié)構(gòu)物大幅度沉降、折裂、傾斜，嚴(yán)重影響其安全和使用。濕陷性黃土泛指飽和的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yán)重影響道路的質(zhì)量和使用，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。因此黃土地基上修建公路，特別是高等級(jí)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(jí)濕陷性黃土，并且跨越10道黃土沖溝，沖溝最深的達(dá)40米，路基最大填高為21.5米，且該段路基設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jìn)行處理取得良好的效果，現(xiàn)將濕陷性黃土強(qiáng)夯處理法作以總結(jié)供同行參考。3黃土的濕陷機(jī)理黃土濕陷機(jī)理是一個(gè)尚待深入研究的問題。比較公認(rèn)的說法是：黃土浸水時(shí)，膠結(jié)物發(fā)生化學(xué)和物理反應(yīng)及易溶鹽流失，使結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(qiáng)夯法處理濕陷性黃土的作用機(jī)理強(qiáng)夯法又稱為動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓實(shí)法。這種方法是反復(fù)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(shí)大部分沖擊動(dòng)能使土體產(chǎn)生自由振動(dòng)，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(gè)波場。使土顆粒錯(cuò)位，土體原骨架解體，使土顆粒處于更密實(shí)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(jié)強(qiáng)度差，遇水微結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(qiáng)夯法加固濕陷性黃土就著眼于破壞其土體結(jié)構(gòu)，使微觀結(jié)構(gòu)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(yīng)注意排水，避免施工場地排水不暢或浸水。黃土路段強(qiáng)夯處理施工前應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，必要時(shí)可根據(jù)強(qiáng)夯結(jié)果對強(qiáng)夯等級(jí)、夯擊次數(shù)、夯擊點(diǎn)分布等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿足基底壓實(shí)度、承載力等各項(xiàng)指標(biāo)，消除濕陷性。5.2路基基底處理3.2.1路基底為Ⅱ級(jí)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(shè)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(tái)、臺(tái)后及高擋墻路基≦2.0m沖擊碾壓（0.18m）1000KNm強(qiáng)夯2.0～5.0m1000KNm強(qiáng)夯（0.54m）1000KNm強(qiáng)夯5.0～6.0m1000KNm強(qiáng)夯（0.54m）1600KNm強(qiáng)夯注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為處理完成后地基沉降量。6強(qiáng)夯施工工藝強(qiáng)夯前：（1）施工前應(yīng)預(yù)先做好臨時(shí)排水，應(yīng)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(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)，大于10cm的土塊必須打碎，并應(yīng)在最佳含水量范圍內(nèi)碾壓密實(shí)。強(qiáng)夯法：（1）應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙所示位置及要求對濕陷性黃土地基進(jìn)行強(qiáng)夯處理。強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土路基時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（BGJ25－90）相關(guān)規(guī)定。土的含水量宜低于塑限含水量1﹪～3﹪。在擬夯實(shí)的土層內(nèi)，當(dāng)土的含水量低于10﹪時(shí)，宜加水至塑限含水量；當(dāng)土的含水量大于塑限含水量3﹪時(shí)，宜采取措施適當(dāng)降低其含水量。（2）強(qiáng)夯大面積施工前應(yīng)按下列順序進(jìn)行試夯：=1\*GB3①施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)選點(diǎn)試夯，一路段內(nèi)若土性基本相同，試夯可在一處進(jìn)行；若差異明顯，應(yīng)分別進(jìn)行試夯。試夯面積不小于30m×30m。=2\*GB3②在試區(qū)內(nèi)進(jìn)行詳細(xì)的原位測試，取原狀土樣測定有關(guān)數(shù)據(jù)。=3\*GB3③選取合適的一組或多組強(qiáng)夯試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行試夯，在試夯過程中，應(yīng)測量每個(gè)夯點(diǎn)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(shí)應(yīng)將含水量嚴(yán)格控制在最佳狀態(tài)。=4\*GB3④試夯結(jié)束后，在7d以后，從試夯面起每隔50㎝取土樣，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，測定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)等指標(biāo)。當(dāng)設(shè)計(jì)中要求采用靜力觸探或靜荷載試驗(yàn)確定強(qiáng)夯土的承載力等指標(biāo)時(shí)，宜于試夯結(jié)束一個(gè)月后進(jìn)行。=5\*GB3⑤當(dāng)強(qiáng)夯效果不能滿足要求時(shí)，可補(bǔ)夯或調(diào)整參數(shù)再進(jìn)行試驗(yàn)。=6\*GB3⑥通過強(qiáng)夯前后的試驗(yàn)結(jié)果對比，確定正式施工采用的技術(shù)參數(shù)。（3）強(qiáng)夯施工應(yīng)采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其他專用設(shè)備。采用履帶式起重機(jī)時(shí)，應(yīng)在臂桿端部設(shè)置輔助門架或采取其他安全措施，防止落錘時(shí)機(jī)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(shè)置若干個(gè)上下貫通的氣孔。（5）夯擊點(diǎn)布置，除非設(shè)計(jì)中另有規(guī)定，一般按正三角形或梅花形網(wǎng)絡(luò)排列。夯點(diǎn)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(diǎn)）。滿夯時(shí)夯點(diǎn)彼此搭接1/4（對圓底夯錘，可按夯錘直徑的1/4進(jìn)行搭接）。（6）按上列形式和間距布置的夯擊點(diǎn)，依次夯擊完成為第一遍。第二次選用已夯點(diǎn)間隙，依次補(bǔ)點(diǎn)夯擊為第二遍，以下各遍均在中間補(bǔ)點(diǎn)，最后一遍錘印應(yīng)彼此搭接，表面平整。（7）每一遍內(nèi)各個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線確定（一般為3～10次，***采用8次），并應(yīng)同時(shí)滿足：=1\*GB3①最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)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(qiáng)夯地基處理圖（8）點(diǎn)夯一般為1～3遍。點(diǎn)夯完成以后，再滿夯二遍。必要時(shí)可根據(jù)地基土的性質(zhì)和工程要求適當(dāng)增加夯擊遍數(shù)。（9）兩遍點(diǎn)夯之間的間歇時(shí)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(qiáng)夯施工前，應(yīng)先清理、平整場地并查明場地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物和管線的位置及標(biāo)高，采取必要的措施，防止因強(qiáng)夯施工造成損壞。（11）強(qiáng)夯施工必須按試驗(yàn)確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行，以各個(gè)夯擊點(diǎn)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(shí)落錘應(yīng)平穩(wěn)，夯位準(zhǔn)確，如錯(cuò)位或坑底傾斜過大，宜用砂土將坑底整平才能進(jìn)行下一次夯擊。（13）施工過程中應(yīng)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(shè)計(jì)要求，或與試驗(yàn)相符。=2\*GB3②每遍夯擊應(yīng)對夯點(diǎn)放樣進(jìn)行復(fù)核。=3\*GB3③檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。（14）強(qiáng)夯所產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)對周圍建筑物有影響時(shí)，不得采用強(qiáng)夯法施工。強(qiáng)夯施工距建筑物的最小安全距離應(yīng)不小于50～100m。（15）強(qiáng)夯施工過程中或施工結(jié)束后，應(yīng)按以下要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)：=1\*GB3①查施工記錄，施工范圍內(nèi)每個(gè)夯點(diǎn)的累計(jì)夯沉量，不得小于試夯時(shí)各夯點(diǎn)平均值的95﹪。=2\*GB3②并應(yīng)再夯擊現(xiàn)場按每一強(qiáng)夯區(qū)段每2000m2內(nèi)任選一處，在設(shè)計(jì)處理深度內(nèi)，每隔50～100㎝取土樣，測定土的各項(xiàng)指標(biāo)。該項(xiàng)檢驗(yàn)在施工結(jié)束7天后進(jìn)行。=3\*GB3③當(dāng)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(qiáng)夯土的承載力時(shí)，應(yīng)在一個(gè)月之后進(jìn)行。（16）根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)對不合格處進(jìn)行補(bǔ)夯，或采取其他補(bǔ)救措施，直到達(dá)到試夯或設(shè)計(jì)規(guī)定的指標(biāo)為止。6.3強(qiáng)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(jí)不小于2m寬平臺(tái)開挖成臺(tái)階狀（臺(tái)階平均坡度不大于1：1）后分層填筑路基；每級(jí)臺(tái)階填筑完成后采用1000KNm的夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯補(bǔ)壓。但對于沖溝內(nèi)設(shè)置構(gòu)造物時(shí)，在臺(tái)后換填范圍（且不小于6m）的路基不允許采用強(qiáng)夯處理，采用黃土填筑時(shí)構(gòu)造物頂部4m厚度范圍內(nèi)不允許強(qiáng)夯，4m以上采用強(qiáng)夯時(shí)，夯擊能不大于1000KNm，但橋臺(tái)臺(tái)后路基應(yīng)滿足相應(yīng)的壓實(shí)度要求。6