強(qiáng)夯對路基土體附加水平應(yīng)力影響的試驗(yàn)研究

赫曉晶

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 154800）

強(qiáng)夯對路基土體附加水平應(yīng)力影響的試驗(yàn)研究

赫曉晶

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 154800）

對于鐵路路基遇到不良地質(zhì)的情況，多采取地基換填后采用強(qiáng)夯的方式對其進(jìn)行加固。為了探尋鐵路路基強(qiáng)夯對周圍建（構(gòu)）筑物的影響，本次試驗(yàn)通過在不同距離、不同深度的原位應(yīng)力測試，得出了附加水平應(yīng)力在空間的變化規(guī)律。該試驗(yàn)成果對于強(qiáng)夯施工影響區(qū)域內(nèi)建（構(gòu)）筑物穩(wěn)定性分析提供了計(jì)算依據(jù)，也為合理確定安全距離開拓了新思路。

強(qiáng)夯；鐵路路基；水平應(yīng)力；試驗(yàn)

隨著我國鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域的高速發(fā)展，各相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域也得到了前所未有的突破和創(chuàng)新。其中地基處理方面涌現(xiàn)出一批技術(shù)先進(jìn)、施工高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新工藝，大大提高了施工效率。強(qiáng)夯作為傳統(tǒng)的地基處理技術(shù)，因其經(jīng)濟(jì)效益好、施工方便快捷、施工機(jī)具簡單、對工后環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛應(yīng)用于大面積回填土、濕陷性黃土、碎石土、砂土等地基處理中。強(qiáng)夯產(chǎn)生的巨大振動(dòng)，會(huì)對周圍環(huán)境的穩(wěn)定和安全產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重制約了強(qiáng)夯法處理地基的應(yīng)用和發(fā)展。為最大限度減少強(qiáng)夯對周圍建（構(gòu)）筑物的影響，非常有必要對其產(chǎn)生的附加水平應(yīng)力大小及變化規(guī)律進(jìn)行深入研究。本文結(jié)合某鐵路項(xiàng)目強(qiáng)夯地基處理工程，通過現(xiàn)場監(jiān)測距夯點(diǎn)不同水平距離、不同深度土體由強(qiáng)夯引起的附加水平應(yīng)力變化，得出了一些有益結(jié)論。該研究成果為強(qiáng)夯施工區(qū)域一定范圍內(nèi)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、臨空面坡體、水平支護(hù)結(jié)構(gòu)等穩(wěn)定性分析提供了計(jì)算依據(jù)，具有一定的工程意義。

1 工程概況

某鐵路項(xiàng)目J標(biāo)段經(jīng)過一老灰場，由于灰場堆填方式為自卸車隨機(jī)卸料，推土機(jī)整平一次成型，灰渣未進(jìn)行有效處理，大部分呈松散狀態(tài)，灰渣堆積厚度已達(dá)5m左右。在鐵路項(xiàng)目路基旁邊12米處有一高護(hù)坡，堆填的不均勻性、欠密實(shí)性，在高壓、自重固結(jié)效應(yīng)和地表滲流效應(yīng)綜合作用下，由此激起的推力對旁邊護(hù)坡的穩(wěn)定具潛在的高風(fēng)險(xiǎn)。為保證鐵路路基的穩(wěn)定和安全，對鐵路的路基地段和路基周圍采用3：7灰土換填后進(jìn)行強(qiáng)夯處理。在正式施工前，需進(jìn)行試夯并對已有護(hù)坡進(jìn)行監(jiān)測，以獲取有效的強(qiáng)夯施工參數(shù)及評價(jià)對已有護(hù)坡的影響程度。

2 附加水平應(yīng)力監(jiān)測

2.1 監(jiān)測方法及夯擊順序

本次監(jiān)測是在4000 kN·m夯擊能下分別進(jìn)行2個(gè)遠(yuǎn)近試夯點(diǎn)，順序?yàn)橄群贿h(yuǎn)點(diǎn)（D1點(diǎn)），后夯近點(diǎn)（D2點(diǎn)），沿兩個(gè)夯點(diǎn)的連線分別布置監(jiān)測線（見圖1），監(jiān)測線走向均垂直于高護(hù)坡走向。對每試夯點(diǎn)共夯擊10擊，每2擊后進(jìn)行1次數(shù)據(jù)采集［1］。

圖1 4000 kN·m監(jiān)測點(diǎn)平面布置

2.2 監(jiān)測儀器及埋深

壓力計(jì)選用常規(guī)的振弦式土壓力計(jì)

（HC-3100）以監(jiān)測強(qiáng)夯引起土體的附加水平應(yīng)力隨距離和深度的變化。距4000kN·m距試夯點(diǎn)的水平距離為4m、8m，埋設(shè)壓力計(jì)的深度分別為2m、5m和8m，壓力計(jì)受荷面平行于坡體走向，儀器埋設(shè)完畢后記錄強(qiáng)夯前初始值，夯后記錄終值，二者差值即為由強(qiáng)夯引起的附加水平應(yīng)力。

2.3 壓力計(jì)的安裝與埋設(shè)

首先在直徑Φ22的鋼筋上面，按豎向監(jiān)測點(diǎn)不同深度用膠帶固定好壓力計(jì)。鋼筋的長度要求應(yīng)比孔深長1m，以露出地面便于觀測。壓力計(jì)的受荷面應(yīng)與測線垂直與護(hù)坡平行，并把各個(gè)壓力計(jì)的接線順鋼筋也用膠帶纏好，以備接出地面。在監(jiān)測線上放出預(yù)埋壓力計(jì)的平面位置，采用工程鉆機(jī)成孔，成孔直徑120mm。終孔深度應(yīng)比最下部的壓力盒位置深0.5m，然后將提前固定在鋼筋上的壓力計(jì)緩慢放入孔中，并旋轉(zhuǎn)鋼筋，以使壓力計(jì)的受荷面垂直于監(jiān)測線［2］。最后孔壁間的空隙采用細(xì)砂回填，并加水密實(shí)，確保壓力計(jì)與孔周土體密實(shí)接觸。

3 監(jiān)測結(jié)果及分析

基于采集的數(shù)據(jù)，在4000kN·m夯擊能下分別繪制了同一深度不同擊數(shù)所受附加水平應(yīng)力隨距離的變化曲線和同一距離不同擊數(shù)所受附加水平應(yīng)力隨深度的變化曲線，分別見圖2～4。根據(jù)圖2～4，對不同夯擊能、同一深度不同距離、同一距離不同深度隨擊數(shù)的變化引起的土體附加水平應(yīng)力的變化分別進(jìn)行了分析［3］。

圖2 4000 kN·m試夯區(qū)不同埋深所受附加水平應(yīng)力隨距離的變化曲線

圖3 4000 kN·m試夯區(qū)距夯點(diǎn)2不同水平距離附加水平應(yīng)力隨深度的變化曲線

圖4 4000 kN·m試夯區(qū)距夯點(diǎn)1不同水平距離附加水平應(yīng)力隨深度的變化曲線

由圖2分析可知：不同深度的土體在4000kN ·m夯擊能作用下，夯擊次數(shù)的變化引起的附加水平應(yīng)力沿水平方向變化近于一致?？傮w趨勢離夯點(diǎn)4m最大，4～8m段為附加水平應(yīng)力急衰段，8～ 12m為緩衰段，12m以后為過渡段，幾乎不產(chǎn)生水平附加應(yīng)力，土體處于天然受力狀態(tài)。由圖3分析可知：不同深度（2m、5m和8m）的土體在4000 kN·m夯擊能作用下，夯擊次數(shù)的變化引起的附加水平應(yīng)力垂向變化規(guī)律差異較大。當(dāng)距夯點(diǎn)距離相同時(shí)，所受附加水平應(yīng)力淺部土體最小。且隨夯擊次數(shù)增加，附加水平應(yīng)力由大（2.53kPa）變?。?.58kPa）。不同夯擊次數(shù)及不同水平距離情況下，水平附加應(yīng)力最大值均出現(xiàn)在5m以下深度處。圖4分析可知：水平距離相同，不同深度處所受附加水平應(yīng)力變化規(guī)律一致，隨夯擊數(shù)增加所受附加水平應(yīng)力由小變大。

4 結(jié)束語

（1）在夯擊能、深度一定的情況下，土體中附加水平應(yīng)力隨距夯點(diǎn)水平距離增大而成衰減趨勢。距離夯點(diǎn)一定水平距離后，這種衰減趨勢增強(qiáng)。當(dāng)達(dá)到一定水平距離后，水平附加應(yīng)力衰減趨于穩(wěn)定。

（2）在夯擊能、距夯點(diǎn)水平距離一定情況下，淺部土體水平附加應(yīng)力整體趨勢隨夯擊次數(shù)的增加而減小。

（3）通過距夯點(diǎn)一定距離、不同深度處附加水平應(yīng)力變化規(guī)律的研究，將使強(qiáng)夯作用下周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力分析更加符合實(shí)際，計(jì)算結(jié)果更具有科學(xué)性。

［1］王浩，陳峰，柳墩利，吳振祥，廖小平，劉慶元.動(dòng)荷載作用下邊坡錨固系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)探討［J］.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2009（06）：98-103+109.

［2］柳墩利.高速鐵路濕陷性黃土地基處理試驗(yàn)研究［D］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2012.

［3］劉萌成，彭衛(wèi)兵，高玉峰.移動(dòng)條形荷載作用下彈性層狀介質(zhì)動(dòng)應(yīng)力解析解［J］.土木工程學(xué)報(bào).2010（03）：89-95.

Experimental study on railway subgrade compaction of soil additional horizontal stress

HE Xiao-jing
（CHINA RAILWAY19TH BUREAU GROUP 2ND CO.，LTD，Yilan County，Harbin Heilongjiang 154800）

For the railway embankment poor geological conditions encountered，mostly after taking ground compaction manner Replacement adopt its reinforcement.In order to explore the impact of railway subgrade compaction of the surrounding buildings（structures），and this experiment by different distances，in situ stress measurement at different depths，we obtained additional horizontal stress variation in space.The test results of the affected area built for dynamic compaction（structure）stability analysis provides a basis for calculating，but also for reasonably determine the safety distance has opened up new ideas.

Dynamic compaction；railway roadbed；stress level；test

F530.31

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.002

1672-7304（2015）04-0003-02

（責(zé)任編輯：吳 芳）

赫曉晶（1987-），女，黑龍江綏化人，研究方向：土木工程。