基于强夯法在市政道路软土路基处理中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luckymanjxj
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   摘要:我国城市道路建设发展迅速,新建道路的路基处理工作尤其重要,目前在市政道路软土基处理工程施工中,由于强夯法具有设备简单、节约三材、经济易行且效果明显等优点得到了广泛应用。文中就强夯施工法在城市道路软基处理中的应用进行探讨。
   关键词:市政道路;软路基;强夯施工
   1、前言
   强夯施工处理松软地基于上世纪60年代末提出,通过重锤和落距产生的夯击能量对地基进行加固,用以处理松散沙土、碎石土、粘性土和湿陷性黄土等地基。在市政道路新建工程中,路基为填方段时,可采取回填粒径小且级配均匀的石渣加以强夯处理,挖方段可进行石渣换填强夯处理。根据道路设计地基承载力要求(一般为≥30MPa),选用强夯施工处理法,不仅能提高地基的强度、降低土的压缩性,而且还能改善抗液化能力及消除湿陷性,缩短了施工工期。
   2、强夯施工的特点
   在已回填或换填完成的地基面上进行布置夯点,点夯(夯点布置如下图1)强夯施工达到设计规范沉降量要求,整平路面,在规定的间隔时间后,再进行满夯处理,完成强夯施工地基处理,从而地基达到设计承载力要求。
   3、工艺原理
   强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量,这种突然释放的巨大能量将使土体发生一系列的物理变化;如土体结构破坏或液化、排水固结压密、触变恢复等。其作用结果使一定范围内地基强度提
  
   图1、梅花形4m*4m夯點布置平面图
   高、孔隙挤密、消除湿陷性。
   3.1、夯击成孔
   夯锤对准夯点中心,在单击夯击能量作用下,锤下土体被压缩时将产生以锤底直径为边缘的应力扩散角并形成“应力泡”,在夯锤周围侧面产生很大的动态被动压力,土体同时受到向下和四周的挤压。连续夯击时“应力泡”随沉降下移,形成较深的夯孔(一般能达到4m左右),这时水平向的挤密效果比较明显,使夯孔周围的土体得到第一阶段的挤密加固。
   3.2、加固下部土体
   用轮式装载机向夯坑内填入碎石(最大粒径不超过30cm),与地面平齐,再将填入的碎石进行夯击,在高压强的重锤作用下,使夯锤下的碎石向下与向四周挤压形成扩散的高压强区,如此反复夯填,控制最终锤击贯入度达到饱和能量要求值,在地基土的深部形成糖葫芦状的碎石扩大头,同时在其周围形成超压密加固区和影响区,对深层地基土进行夯实加固。
   3.3、上部夯孔处理
   向夯孔内分次填料并夯击,在夯实孔内填料的同时对夯孔周围地基土进行第二次挤密。
   4、工艺流程及操作要点
   4.1、工艺流程
   测量标高→定位放线验收→地基平整→布放夯点→夯机就位→点夯施工→推平夯坑→满夯施工→测量高程→资料整理并提交
   4.2、操作要点
   4.2.1、加固厚度、锤重和落距
   强夯锤重W和落距h的选择,取决于需要加固的地基厚度H,三者之间的关系可用经验公式进行估算:
   H=α(Wh/10)0.5
   式中H—加固地基厚度,m;
   W—锤重,kN;
   h—落距,m;
   α—小于1.0的经验系数,视不同土质条件来取值;对粘性土可取0.5,对砂性土可取0.7;对黄土可取0.35~0.5。
   根据工程实践经验,一般情况下,锤重用40~200KN,落距取8~25m;锤底面积宜按土的性质确定,锤底静接地压力值可取25~40kPa,对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔,孔径可取250~300mm。
   4.2.2、夯距与夯法
   夯击点位置可根据道路底基层平面形状,采用正方形或梅花形等布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3倍,第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间,以后各遍夯击点间距可与第一遍相同,也可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。强夯处理范围应大于道路设计红线范围,不宜小于2m。
   4.2.3、夯击击数与遍数
   夯点的夯击次数,应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件:
   (1)最后两击的平均夯沉量不大于下列数值:当单击夯击能小于4000KN·m时为50mm;当单击夯出能为4000~6000KN·m时为100mm;当单击夯击能大于6000KN·m时,为200mm;
   (2)夯坑周围地面不应发生过大的降起;
   (3)不因夯坑过深而发生起锤困难。
   夯击遍数应根据地基土的性质确定,一般情况下,可采用2~3遍,最后再以低能量100T·m满夯二遍。
   4.2.4、施工注意要点及步骤
   强夯施工前,应查明场地范围内的地下构筑物和地下管线的位置及标高等,并采取必要的措施,以免因强夯施工而造成损坏。
   强夯施工可按下列步骤进行;
   (1)清理并平整施工场地;
   (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夯锤歪斜时,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)至(6),完成第一遍全部夯点的夯击;
   (8)用推土机将夯坑整平,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,最后用低能量满夯二遍,将场地表层松散料夯实,并测量夯后场地高程。
   强夯施工过程中应有专人负责下列监测工作:
   1.开夯前应检查夯锤重(具体检查夯锤尺寸进行计算)和落距,以确保单击夯击能量符合设计要求;
   2.在每遍夯前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差或漏夯应及时纠正;
   3.按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。
   施工过程中应对各项参数及施工情况进行详细记录。
  
   5、材料与设备
   5.1、材料要求
   地基回填材料一般可就地取材,若选取石渣,石渣最大粒径不宜超过50cm,颗粒级配应均匀。
   5.2、机械设备
  序号 机械名称 型号 数量 产地 备注
  1 强夯机 抚顺50t履带吊 1 抚顺
  2 推土机 T-160 1 济宁
  3 装载机 350轮式 1 临沂
  4 夯锤 10t 1 济南 直径2.2米
  5 夯锤 20t 1 济南 直径2.2米
   6、安全措施
   进入施工现场必须戴安全帽。加强对施工人员的安全教育,提高自身的安全意识,各种施工机械操作人员上岗前要经过专业培训。熟练掌握操作规程及施工规范。强夯施工区域禁止非施工人员、车辆等进入。安全员应不定期的对施工现场进行安全检查,发现隐患及时解决。各机械按时维修保养,确保安全正常作业。
   7、环保措施
   加强施工机械检查维修工作,确保施工机械正常运转,降低机械本身噪音污染。尽量避免夜间施工作业。对施工中使用的各种油料物质要做到严格管理,特殊保管,做到不污染环境。
   8、效益分析
   经过强夯施工处理道路路基,可以缩短施工工期,同时能达到设计要求地基承载力,地基回填或换填材料可以就地取材,降低工程成本。
   参考文献:
   [1]《建筑地基处理工程施工质量验收规范》GB50202-2002
   [2]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
   [3]《建筑工程质量验收统一标准》GB50300-2001
   [4]《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
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