強夯法處理軟土路基中的實例應(yīng)用分析

【摘要】本文主要結(jié)合武廣客專XXTJⅠ標(biāo)五工區(qū)的路基工程實例，介紹強夯法的工程原理、操作參數(shù)、施工方案、施工流程以及施工要點。

【關(guān)鍵詞】強夯法；路基；參數(shù)；施工流程；質(zhì)量控制

1.工程概況

武廣客專XXTJⅠ標(biāo)五工區(qū)里程范圍為：DK1323+900～DK1341+415.58（DK1330+544.51=DK1330+500，長鏈44.51m），正線全長17.56km。主要位于湖北省境內(nèi)，經(jīng)過赤壁市，進(jìn)入湖南省岳陽市0.35km。工區(qū)內(nèi)軟土分布廣泛，且不均勻，工程性質(zhì)相對較差，為保證地基穩(wěn)定采用強夯法進(jìn)行軟土地基加固處理。

2.強夯法的原理及適用范圍

強夯法是鐵路工程施工中采用最為廣泛的一種地基處理技術(shù)，具有節(jié)約材料、施工簡便、造價低廉等特點，它適用于砂類土、礫類土、低飽和度的粉質(zhì)土和粘質(zhì)土、雜填土、濕陷性黃土等地基。強夯法的加固原理是將機械能轉(zhuǎn)化為勢能，再轉(zhuǎn)化為夯擊能（動能），壓縮地基土的孔隙，局部土地液化，夯擊點周圍的土體出現(xiàn)裂隙，孔隙中的水（氣）隨著裂隙排出，土體的固結(jié)度上升，地基的強度增大。適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土地基。

3.確定強夯參數(shù)

不同的工程使用要求和施工環(huán)境，選用的強夯參數(shù)不一樣。

（1）有效加固深度

強夯施工后，土體壓縮模量增大， 強度提高，在一定的土層范圍內(nèi)加固效果顯著，該土層那個范圍稱為有效加固深度，估算公式為，其中α：修正系數(shù)；Μ：夯錘重；h：落距。影響有效加固深度的因素包括夯擊能、各土層的深度和厚度、地下水位和地基土的性質(zhì)等，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗或現(xiàn)場試夯確定有效加固深度。

（2）夯擊能

單機夯擊能與錘重和落距有關(guān)，根據(jù)加固土層的厚度確定。當(dāng)前所用的錘重普遍為10t～25t，落距在8m～25m之間。夯垂有封閉和開孔兩種，平面形式分為方形和圓形。根據(jù)經(jīng)驗可以知道，開孔圓形夯錘可以減少由于兩次夯擊地面不重合造成的能量損失。夯錘中設(shè)置的貫穿氣孔不僅可以減少起吊吸力，還可降低夯錘著地前的氣墊阻力引起的能量損失。加固效果還受錘底面積的影響，應(yīng)按土的性質(zhì)確定錘底的面積，如，砂性土一般為3m2～4m2，粘性土宜大于6m2。確定夯錘后，可以通過夯擊能算出夯錘的落距。相同的夯擊能量一般會選用較大的夯擊能，這樣接地速度較大，可以有效地傳遞能量，減少能量的損失。確定夯擊次數(shù)的方式有兩種：第一種是很據(jù)夯沉量和夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線；第二種是根據(jù)夯坑周圍的土地隆起情況確定。本工區(qū)強夯設(shè)計夯擊能為3000～4000kN*m。

（3）夯擊次數(shù)和間隔時間

夯擊次數(shù)和地基土的性質(zhì)有關(guān)。一般情況先夯擊兩遍，如果地基土含水量高，滲透系數(shù)小，則需夯擊3～4遍，最后再進(jìn)行一遍“搭夯”，夯實表層土體。夯擊的間隔時間也和地基土性質(zhì)有關(guān)，軟粘土遭受夯擊后會出現(xiàn)孔隙水壓力升高的現(xiàn)象，每遍的點夯擊能越大，孔隙水壓力越難消散，因此，間隔時間應(yīng)大于4周；如果土體的透水性較差，夯擊間隔時間應(yīng)為1～4周；砂性土的孔隙水消散比較快，只需要3～4min，可進(jìn)行連續(xù)擊夯。本工區(qū)夯擊次數(shù)3～4遍，最后低能量滿夯2遍。

（4）不知夯點和夯點間距

如果需要夯實的地面面積較大，為了保證地基夯實的均勻度和施工的便利性，一般按照正方形或等邊三角形布置夯點?？梢愿鶕?jù)加固要求的處理深度和地基土的性質(zhì)確定夯點間距。如果土質(zhì)差、軟土層厚，應(yīng)加大夯點間距；如果存在土夾石填土、砂類土夾層且軟土層較薄時，應(yīng)減小夯距，加大夯擊能；如果地基土為粘性土，動力固結(jié)會導(dǎo)致夯坑周圍出現(xiàn)輻射向裂縫。夯距一般定位5～9m，夯點往往是交錯布置，保證夯實的均勻性和強度。

4.強夯的施工方案

用500kN的起重機，配鋼制夯錘進(jìn)行施工。先進(jìn)行試驗段試驗，通過現(xiàn)場試夯得到的夯擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，確定強夯處理施工參數(shù)，按照設(shè)計要求，采用等邊三角形或正方形布置夯擊點，處理軟土采取逐行跳點夯擊，施工時每點測量最后兩擊夯沉量。第一遍夯完后，推平夯坑，對第一遍跳過的夯點進(jìn)行夯擊，即完成一遍夯擊處理。處理軟土?xí)r，兩遍夯之間需有一定的時間間隔，間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。對于滲透性較差的黏性土地基，間隔時間不應(yīng)少于3～4周；對于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。完成試驗確定的夯擊遍數(shù)，再以低能量滿夯2遍，檢測地基承載力。

5.強夯法施工工藝流程

（1）清理并平整施工場地；（2）標(biāo)識第一遍強夯點位置，并測量原地面高程；（3）起重機就位，使夯錘中心對準(zhǔn)夯點位置；（4）測量夯前錘頂標(biāo)高；（5）將夯錘起吊到預(yù)定高度，夯錘脫鉤自由下落后放下吊鉤，測量錘頂標(biāo)高；若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平；（6）重復(fù)步驟（5），按設(shè)計要求的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊；（7）換夯點，重復(fù)③～⑥，完成第一遍全部夯點的夯擊；（8）用推土機將夯坑填平，并測量場地高度。

6.單點夯擊的施工要點

（1）進(jìn)行夯實工作前，要清理場地，保證場地平整，最大高差不超過20cm；（2）如果場地內(nèi)有電纜、電桿、管道等障礙物應(yīng)拆除，如果不能拆除則要采取保護(hù)措施；（3）挖隔震溝保護(hù)周圍的構(gòu)筑物和管道免受夯實震動影響，隔震溝與構(gòu)筑物和管道之間的距離不小于10m。施工過程中要定期觀測周圍的構(gòu)筑物和管道可能的位移，并進(jìn)行記錄和整理，以便采取措施；（4）施工場地內(nèi)的排水設(shè)施應(yīng)該完善，保證水位符合要求；（5）進(jìn)行強夯前應(yīng)布置好夯點，并保證夯點位置精確；（6）調(diào)整起重機，保證夯錘重心對準(zhǔn)夯點位置（誤差應(yīng)小于10cm），調(diào)整好起吊鋼繩，使夯錘的落距滿足要求，保證夯擊能；（7）保證落錘的平穩(wěn)度，如果坑底傾斜過大或錯位，及時整平坑底，再進(jìn)行下一次的夯擊；（8）如果地基土出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象，要進(jìn)行粗骨料回填，骨料級配應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如果夯擊過程中的坑內(nèi)積水現(xiàn)象嚴(yán)重，要及時做好排水工作，杜絕夯坑泡水的現(xiàn)象，回填夯坑時要清除坑內(nèi)的軟土；（9）夯擊完一遍后，利用推土機進(jìn)行整平工作，如果夯坑底或側(cè)壁土質(zhì)含水量較大，可延緩填土?xí)r間，將空隙水排出；（10）每完成一遍夯擊工作要間隔一定時間再進(jìn)行下一遍夯擊，夯擊流程一樣；（11）強夯施工操作要按照流程嚴(yán)格執(zhí)行，確定的各項強夯參數(shù)不能隨意改變，記錄每次夯擊后的平均下沉量；（12）如果夯實過程中的土體下沉量過大，必須先進(jìn)行回填土再繼續(xù)夯實；（13）記錄好夯擊過程中的土體隆起值，一旦隆起值超過20cm應(yīng)立即停止夯擊，采取相關(guān)措施后才能繼續(xù)夯擊。

7.結(jié)束語

鐵路地基的穩(wěn)定性不僅影響建成后運營階段的舒適性，還對后期運營的安全性有著決定性影響，因此，鐵路地基的穩(wěn)定性是鐵道工程質(zhì)量的關(guān)鍵。強夯法最近幾年在我國發(fā)展迅速，是當(dāng)前鐵路路基施工中常用的施工技術(shù)，其施工質(zhì)量的好壞直接影響路基的穩(wěn)定性。在鐵路路基施工過程中，相關(guān)施工人員應(yīng)該具有合格的專業(yè)水平，保證施工質(zhì)量，保證路基的穩(wěn)定性。

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