强夯法施工工艺在市政道路中应用 程怀江，章俊生 （合肥工业大学建筑设计研究院，安徽合肥 230009） 摘 要 强夯法具有施工机具简单、加固效果直观，加固材料取材方便，工期进度易于保证等优点在工业与民用建筑、公路和铁路、机场跑道等泛应用。本文对强夯法设计与施工的质量控制探讨，以确保工程质量。 关键词 市政道路；强夯法；地基处理；质量控制 中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)011- 强夯法是60年代末、70年代初首先在法国发展起来的，国外称之为动力固结法，以别于静力固结法。它一般是通过8~30t的垂锤采用8~20m的落距（最高可达40m），对加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性的目的。 1 工程概况 合肥某工业园场地整平后拟进行道路施工形成路网，场地整平未对道路路段场地表层的素填土进行处理，直接在其上回填深度0～5m填土，且新填土填筑过程中未经压实处理，填土松散，承载力低，无法满足路基填土的要求。为保证路基稳定和不发生较大沉降，该层填土及下覆的素填土层必须进行处理。根据地勘报告，拟建路段下伏土层依次为:①素填土层Qml，厚约0.3～1m；成分复杂，结构紊乱，工程性能差；②粉质黏土（Q4al+pl），一般性粘土，承载力稍低，大部分路段只有少量分布；③粉质黏土（Q4al+pl），一般性粘土，承载力高，低压缩性土，拟建路段均有分布，厚约2.2～2.5m；④粉质黏土（Q3al+pl），低压缩性土，承载力高，工程性能好。最上层为新填土，0～5m新近填土，未经分层碾压密实，松散，工程力学性质差，无法满足道路路基稳定性的要求。 该设计主要处理地层为①素填土层Qml和在其上新填土。 2 强夯法设计 该工程加固处理的主要目标是提高填土的密实度和承载力，采用复合地基成本高并且处理效果不好，时间和成本上不允许全部开挖填土后进行路基的重新填筑压实。考虑到该工程的工程特点，并结合现场实际情况，拟采用强夯法进行地基处理。初始拟定设计参数如下: 1）单击夯击能的选择。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）中强夯法有效加固深度和地基土的类型及处理深度，该次设计点夯单击夯击能选择1500kNm，满夯采用800kNm。 2）夯锤质量。取10～15T，锤底静压力25～40kPa。带若干个与顶面贯通的排气孔，孔径250～300mm。 3）夯点夯击数及夯击遍数。夯点的夯击数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，同时满足下列条件:最后两击的平均夯沉量小于50mm；夯坑周围地面不应发生过大隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。试夯前初步确定单点夯击击数，对填土高度小于3m的区域单点击数按4～8击考虑；对填土高度大于3m的区域，单点夯击数按8～10击考虑。夯击遍数采用点夯2遍，再以低能量满夯1遍，满夯采用轻锤或低落距锤多次夯击（试夯给定单点击数3～5击），锤印搭接d/4。 4）夯点布置。强夯点夯夯点采用长方形布置，间距为6×8m。 5）夯坑回填料。在每遍点夯完成后，用推土机将夯坑填平，该次设计夯坑回填料为山皮土，最大粒径小于10cm，含水、含泥量小于20%。 6）间隔时间。该次强夯设计主要处理地层为新填土和原地面表层素填土，主要是通过强夯处理，挤密压缩土体，使土体达到密实，从而提高承载力和减少沉降。另外，根据地质资料，拟建场地地下水主要为上层滞水，水量小，对拟建工程影响很小。场地整平后，场地标高远远高出地下水位标高，所以强夯间隔时间可以控制在1周左右即可。 7）试夯。试夯的目的是通过单点夯击试验结果核对原设计夯点布置和每遍击数是否合理。该次试夯实际锤底至地面高度10m，夯锤采用圆形底，锤底直径2.2m，夯锤实际重为15t。 选择编号为49—2夯点进行连续夯击，根据该点测得的沉降和隆起资料绘成曲线，初步分析得出最佳夯击能和夯击间距。从图中可见，当n<8时，其有效压缩体积随击数增加而增大，当n>8时，其有效压缩体积随n的增加而减小，由此求得最佳夯击能: W=8×10×15×10=12000kNm 考虑群夯时能量迭加，单点最佳击数采用乘系数0.7折减，则第一遍点夯和第二遍点夯夯击数N1及相应的夯击能W1: N1=8×0.7≈6次 W1=6×10×15×10=9000kNm 普夯一遍所需夯击能W2及最佳击数N2: W2=W-W1=3000kNm N2=W2/800≈4次； 地面隆起范围约6m，通过试夯，调整确定设计参数如下:单点夯击能采用1500kNm，第一遍点夯和第二遍点夯击数确定为6次，夯点布置采用间距6m正方形布置；满夯时单点夯击能采用800kNm，夯击数确定为4次。 3 强夯施工工艺及设备 1）施工工艺。①清理并整平施工场地；②标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；③起重机就位，使夯锤对准夯点位置；④测量夯前锤顶高程；⑤将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成锤歪斜时，应及时将坑底整平；⑥重复步骤（5），按设计规定的夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击；⑦重复步骤（3）～（6），完成第一遍全部夯点的夯击；⑧用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；⑨在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用40t振动压路机碾压，将场地表层松土夯实，再测量夯后场地高程。 2）设备配置。该次设计夯击能吨位大，承载力高，为满足设计要求，配备设备如下:①15t履带式起吊机1台；② 4 质量检测 试夯及大规模施工结束后，对强夯处理地基的质量进行了检验: 1）压实度检测。在每500～1000m2面积内任选三处，自夯面下每隔50～100cm采用灌砂法测定土的压实度等指标，由于部分路段处理土层较厚，开挖后检测深层土层的压实度。经过试验得出，强夯后土层密实度比处理前提高了4%～8%，处理后能满足作为公路路基压实度的要求。 2）承载力检测。强夯结束后一个月，分别采用平板载荷试验和动力标贯对强夯后的地基承载力进行了检测。①平板载荷试验。对两点进行载荷试验，采用1.0m×1.0m承压板，由百分表量测沉降。由于不需要作地基的破坏检测，因此加载荷仅为设计承载力130kPa的两倍，需施加的最大荷载量为260kN，分10级加载，记录加载量和沉降量，并根据试验记录绘制p—s曲线，并根据图形规律，按sPb=0.010所对应的荷载及现场观察地基变形等综合数据确定地基承载力。在p—s曲线中找不到明显的拐点，最大沉降量在5.12～9.88mm之间，沉降很小，且没有明显的比例极限，得出承载力150kPa，满足设计要求。②动力标贯检测。对沿线地段进行了20个动力标贯自检，18个动力标贯抽检，每10cm夯锤击数均大于3击，平均击数1019击，承载力在140～170kPa之间，说明经过强夯处理后，地基土明显密实，承载力大幅度提高。 5 结语 ①该路段强夯加固的地层主要是素填土，加固后的路基稳定，满足强度设计要求，且强夯区内未发现影响稳定性的不良地质现象；②强夯法施工具有设备简单，施工方便，适用范围广，经济可行，节省材料，工期短、效果明显等优点，且适宜于受场地、材料等条件限制的路基施工，特别是市政新建项目；③严防降低地基土的承载力，应避免雨水的浸泡，注意排水和地下水的处理。含水量较大的土层不宜进行强夯；④强夯吊车应采用自重较大，稳定性较好的履带自行式起重机，夯击锤尽可能采用100t左右，适当提高起吊高度；⑤夯击前对夯击区域进行钻探调查地质、土质情况，在第一次夯击时，采用风钻开设气眼式水眼，以利地下水、气的排放；⑥现场随时检验夯实效果，以夯锤沉降小于3cm时可认为达到夯击目的。 参考文献 [1]地基处理手册,编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1988. [2]刘景政.地基处理与实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,1998. [3]中国建筑科学研究院.建筑地基处理规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2002. 本文归作者和《硅谷》杂志社所有，本站为《硅谷》、《科技与生活》等联合主办，享有载录权，他人禁止转载！ (责任编辑：admin) |
