強夯技術(shù)在濕陷性黃土路基中的應(yīng)用

李增華

(中鐵十二局集團公司第二工程有限公司,太原 030032)

強夯技術(shù)在濕陷性黃土路基中的應(yīng)用

李增華

(中鐵十二局集團公司第二工程有限公司,太原 030032)

結(jié)合蘭新鐵路蘭武二線濕陷性黃土路基工程實踐,對強夯技術(shù)加固濕陷性黃土地基設(shè)計、施工工藝及對強夯技術(shù)加固地基效果進(jìn)行了闡述。證明加固后地基土的孔隙比、壓縮系數(shù)等顯著減少,地基承載力大幅提高,加固效果較好。

黃土路基 強夯 濕陷性黃土

1 工程及地質(zhì)概況

蘭武二線 DK202+080～DK202+300,長 220 m,位于古浪河左岸二級階地斜坡地帶,線路以填方形式通過,中心填方高 13 m,該工點范圍內(nèi)主要出露地層為第四季上更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土,厚度大于 10 m,灰黃色,土質(zhì)較均,Ⅱ級土 σ0=120 kPa,具Ⅲ級自重濕陷性,濕陷土層厚 5.5 m左右,工點范圍地下水不發(fā)育。地震動峰值加速度為 0.3 g,最大凍結(jié)深度 1.38 m,場地土的物理力學(xué)性質(zhì)見表 1。

依據(jù)《鐵路路基邊坡綠化防護(hù)技術(shù)暫行規(guī)定》及抗震的有關(guān)要求,該段路基須對邊坡進(jìn)行防護(hù)。由于砂質(zhì)黃土承載力較低,具Ⅲ級自重濕陷性,須對地基進(jìn)行加固處理。

表1 地基土物理力學(xué)性質(zhì)

2 強夯技術(shù)處理黃土地基設(shè)計

采用強夯技術(shù)進(jìn)行黃土地基加固處理,在黃土地區(qū)鐵路工程中已得到廣泛應(yīng)用,但至今尚無成熟的計算方法,通常是針對工程實際情況,地質(zhì)條件,適用要求及其它工程的經(jīng)驗,初步選定設(shè)計參數(shù),再通過現(xiàn)場試驗的驗證和必要的修改后,最終確定適合現(xiàn)場的設(shè)計參數(shù)。

2.1 確定夯擊能、有效加固深度

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2002),單位夯擊能為2 000 kN?m,對應(yīng)的濕陷性黃土的有效加固深度為 5.0～6.0m,這可以滿足該段工程的需要。故自制圓形錘,帶有四氣孔,底面積為 4.15 m2,錘重為 152.7 kN,設(shè)計落距為 13.1m。

2.2 加固范圍、夯點間距

根據(jù)土層厚度,土質(zhì)條件及通過試夯確定,以中線為準(zhǔn),按每 4m的距離正方形布置,每一點應(yīng)有相應(yīng)的編號,便于測量記錄(見圖 1)。布點范圍為路基坡腳外3 m。

2.3 夯擊次數(shù)、夯點布置

夯點的平面布置,主要根據(jù)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)類型,地基土情況和加固深度確定,路基基底或大面積基礎(chǔ)宜采用正方形插檔法布置。夯擊次數(shù) 4遍,如圖 1所示。

圖1 強夯夯點布置圖

2.4 夯擊次數(shù)

路基基地的強夯范圍一般應(yīng)超出坡腳不宜小于3.0m,圖 2為現(xiàn)場實測的夯擊次數(shù)與夯沉量的關(guān)系由圖 2可知最佳夯擊次數(shù)宜為 6次。

圖2 夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系

2.5 間歇時間

兩遍夯擊間隔時間應(yīng)根據(jù)土中超孔隙水壓力消散規(guī)律確定,根據(jù)實際測試數(shù)據(jù),間隔時間不應(yīng)小于 1周。

3 強夯效果評價

經(jīng)過強夯處理后地基土體的物理力學(xué)性質(zhì)改善,土體干密度明顯增大,壓縮系數(shù)、濕陷系數(shù)顯著減小,地基土的孔隙比顯著減小,地基土體從而變得較為密實。在強夯影響深度范圍內(nèi)進(jìn)行土體抽檢,其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)經(jīng)統(tǒng)計處理后表明,干密度、濕陷系數(shù)、壓縮系數(shù)、地基承載力等均發(fā)生明顯變化。

1)干密度明顯增大,強夯后地基土的主要變形為豎向壓縮變形,地基土的孔隙比顯著減小,從而變得較為密實,表層干密度由 1.24 g/cm3提高到 1.84 g/cm3(圖 3所示),隨著深度加大變化逐漸減小,在 3.5 m深度內(nèi)變化較為明顯。

圖3 強夯前后干密度隨深度的變化曲線

2)強夯后地基土已由高中低壓縮性變?yōu)榈蛪嚎s性,表層土壓縮系數(shù)已由 0.135顯著減小到 0.030,如圖 4所示。在 2～3 m范圍內(nèi),更為突出。

3)濕陷性系數(shù)顯著減小,強夯后濕陷帶深度范圍內(nèi)的濕陷性全部消除(＜0.015)。在 3m范圍內(nèi)濕陷性消除效果尤為明顯。如圖 5所示。

圖4 強夯前后壓縮系數(shù)隨深度的變化曲線

圖5 強夯前后濕陷系數(shù)隨深度的變化曲線

4)地基承載力：強夯后由于地基土產(chǎn)生很大的豎向變形,土結(jié)構(gòu)由松散而變得更加致密,土的孔隙比顯著減小,地基承載力大幅度提高。如圖 6 P—S曲線,取 S/B=0.01時(B=500mm,為承壓板直徑)所對應(yīng)的 P值作為地基承載力,由圖 6可知,P＞200 kPa時,滿足設(shè)計要求。

圖6 荷載試驗 P—S曲線

4 結(jié)語

由于強夯后地基土在垂直方向產(chǎn)生很大的變形,已由原來的高 ～中壓縮性土變?yōu)榈蛪嚎s性土,地基土的孔隙比,壓縮系數(shù),濕陷系數(shù)顯著減少,地基土的干密度,壓縮模量,地基承載力大幅度提高。近幾年的使用情況均很正常,表明強夯地基處理方案不但是經(jīng)濟的,而且是切實有效的。

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TU441+.8

B

1003-1995(2010)02-0082-03

2009-06-18;

2009-11-08

李增華(1975— ),男,山西代縣人,工程師。

(責(zé)任審編 王天威)