濕地軟基強(qiáng)夯處理分析

潘小廷

(中交二公局第六工程有限公司 陜西西安 710075)

濕地軟基強(qiáng)夯處理分析

潘小廷

(中交二公局第六工程有限公司 陜西西安 710075)

我國(guó)有部分地區(qū)存在大面積的濕地，為了保證經(jīng)濟(jì)的發(fā)展部分公路需要穿過(guò)濕地區(qū)域，由于濕地的地基土表面為軟粘土，不符合成為公路路基的要求，因此需要經(jīng)過(guò)處理才能夠進(jìn)行下一步的公路施工。介于此，本文采用強(qiáng)夯處理方式分析其在濕地軟基的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行實(shí)踐分析，最終目的是為濕地軟基的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)的依據(jù)和參考。

濕地；軟基；強(qiáng)夯處理

0.引言

軟土在我國(guó)分布十分廣泛，給我國(guó)公路建設(shè)帶來(lái)了不小的影響。在軟土地區(qū)修建公路，其中的穩(wěn)定性問(wèn)題和沉降變形過(guò)大是兩個(gè)主要的問(wèn)題，軟基處理技術(shù)其在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中越來(lái)越完善，目前處理軟基的主要方法有置換法、排水復(fù)合地基法、強(qiáng)夯法等等，不同的處理方法都具有其自身的使用條件，而本文重點(diǎn)是采用強(qiáng)夯法進(jìn)行實(shí)踐分析。

1.關(guān)于強(qiáng)夯處理濕地軟基的穩(wěn)定性分析

不管是哪一種復(fù)合地基模式，其在快速加載的條件下破壞模式都是因地基路堤穩(wěn)定性不足導(dǎo)致的滑動(dòng)剪切破壞。針對(duì)其穩(wěn)定性分析，可以采用圓弧分析法[1]，假設(shè)滑動(dòng)面為圓弧形，并經(jīng)過(guò)加固區(qū)和未加固區(qū)，在圓弧滑動(dòng)面上，總剪切力為T(mén)，總抗剪力為S，得到的穩(wěn)定安全系數(shù)K=S/T，根據(jù)不同的滑動(dòng)面可以得到不同的安全系數(shù)，通過(guò)找到最危險(xiǎn)滑動(dòng)面從而確定最小安全系數(shù)，最后能夠判斷強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基以及路堤的穩(wěn)定性。

針對(duì)強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基，在圓弧滑動(dòng)分析法中滑動(dòng)面進(jìn)攻符合地基，針對(duì)復(fù)合地基強(qiáng)度指標(biāo)的計(jì)算可以采用面積比法進(jìn)行計(jì)算。針對(duì)不同抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，可以采取總應(yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法和有效應(yīng)力法[2]。

2.關(guān)于強(qiáng)夯處理濕地軟基的沉降分析

現(xiàn)有的復(fù)合地基設(shè)計(jì)，一般都是以地基的最終沉降作為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)，而針對(duì)公路路基，可以采用工后沉降作為沉降控制的依據(jù)，這種方式也更符合公路路基特點(diǎn)。想要分析工后沉降，就需要先分析固結(jié)沉降。

針對(duì)路堤強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基固結(jié)度的計(jì)算，分為徑向固結(jié)和豎向固結(jié)。徑向固結(jié)，需要分析第一級(jí)荷載作用下碎石墩復(fù)合地基的固結(jié)計(jì)算，再考慮多級(jí)加載的碎石墩復(fù)合地基的固結(jié)情況[3]。針對(duì)強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基最終沉降量的計(jì)算，可以采用分層總和法、沉降折減系數(shù)法和鄧修甫碎石樁沉降計(jì)算方法。

3.結(jié)合實(shí)例分析濕地軟基的強(qiáng)夯處理

3.1 工程概況

某公路地處高寒地區(qū)，濕地路段多處存在喜水草類(lèi)植物，表層土質(zhì)以草根、泥炭腐質(zhì)土或淤泥質(zhì)亞粘土，下臥層為粉砂土，由于地表水為持續(xù)上漲，項(xiàng)目業(yè)主單位根據(jù)實(shí)際情況需要將原設(shè)計(jì)方案更改為路基強(qiáng)夯加固。

3.2 具體強(qiáng)夯處理

（1）經(jīng)過(guò)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位四方面的協(xié)商，擬采用路基強(qiáng)夯加固方式，在濕地表層土上采取不除草方式，直接在濕地上拋填開(kāi)山石混合料，拋填高程至濕地常水位面上50cm處后采用2.5m直徑夯錘，對(duì)開(kāi)山石混合料進(jìn)行強(qiáng)夯加固，在完成了對(duì)開(kāi)山石混合料的夯實(shí)和整平強(qiáng)夯之后再鋪設(shè)一層土工布在進(jìn)行路基填筑。

（2）針對(duì)開(kāi)山石混合料，其填筑含泥量在5%之內(nèi)[4]。當(dāng)填筑工作達(dá)到設(shè)計(jì)高程之后，使用自縱加激振力大于或者等于50t的重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓次數(shù)為2遍，之后使用直徑2.5m的夯錘進(jìn)行點(diǎn)夯形成強(qiáng)夯置換墩。整個(gè)工程采用四遍進(jìn)行夯實(shí)，均采用點(diǎn)夯方式。強(qiáng)夯置換墩的夯實(shí)順序從橫斷面的中間向兩邊、沿著路基縱向從近到遠(yuǎn)的進(jìn)行夯實(shí)，每個(gè)夯點(diǎn)的夯實(shí)擊數(shù)不可小于8下。完成了第一遍、第二遍的夯實(shí)工作之后在夯坑凹陷深度內(nèi)填筑級(jí)配良好的填料，再根據(jù)第一遍、第二遍的夯點(diǎn)布置圖進(jìn)行第三遍、第四遍的點(diǎn)夯，每次夯擊到最后其沉降量不超過(guò)50mm才算完成夯實(shí)工作。

（3）在完成了強(qiáng)夯置換墩的施工之后，將開(kāi)山石料進(jìn)行整平并達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，采用沖擊碾壓的方式，使用牽引式三輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，遍數(shù)可控制在20。當(dāng)完成開(kāi)山石混合料的壓實(shí)之后，在這之上直接鋪設(shè)一層單位面積質(zhì)量不小于350g/m2，刺破強(qiáng)度不小于 0.5kN的無(wú)紡?fù)凉げ迹诟鶕?jù)原有設(shè)計(jì)填筑正常路基土料。

3.2 檢驗(yàn)處理效果

為了了解高寒地區(qū)濕度軟基采用強(qiáng)夯方式的處理效果，在完成強(qiáng)夯置換墩的施工之后，選取60m長(zhǎng)的三段路段，分別采用普夯密實(shí)、拖式振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)開(kāi)山石混合料進(jìn)行密實(shí)碾壓，并對(duì)路基沉降等進(jìn)行觀測(cè)。

具體使用反力裝置、加荷裝置、沉降觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)。反力裝飾使用壓重平臺(tái)反力裝置，加荷裝置使用50t重的千斤頂手動(dòng)加荷，沉降觀測(cè)系統(tǒng)是在承壓板的兩個(gè)對(duì)角線方面對(duì)稱(chēng)安裝4個(gè)30mm行程的百分表，測(cè)定地基沉降量。針對(duì)試坑，要求其寬度不能小于承壓板寬度的 3倍，試壓平面應(yīng)用使用粗砂找平，厚度不能超過(guò)20mm，試驗(yàn)平面標(biāo)高要高于基底標(biāo)高。試驗(yàn)采用的加荷方式最好使用慢速維持荷載法，等待每級(jí)荷載都達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定之后再進(jìn)行下一級(jí)荷載的添加。沉降觀測(cè)和穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，在加載完一級(jí)荷載之后間隔 10min測(cè)量一次沉降量，之后間隔30min測(cè)量一次沉降量，連續(xù)2h之后，每小時(shí)的沉降量小于0.1mm則增加下一級(jí)荷載。判斷終止加荷，當(dāng)出現(xiàn)承壓板周?chē)耐撩黠@向側(cè)向擠出或者沉降急劇增大。

對(duì)夯點(diǎn)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行承載力的確定，當(dāng)加荷至400kPa時(shí)，達(dá)到荷載要求停止加載，沉降量分別為6.89mm和7.40mm，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)完成試驗(yàn)之后并未出現(xiàn)任何破壞特征，也未出現(xiàn)極限荷載。針對(duì)復(fù)合地基承載力的確定，對(duì)試夯參數(shù)進(jìn)行地基處理后發(fā)現(xiàn)復(fù)合地基承載力能夠達(dá)到200kPa。

3.3 強(qiáng)夯施工技術(shù)分析

在進(jìn)行強(qiáng)夯處理的過(guò)程中，需要嚴(yán)格根據(jù)各項(xiàng)施工參數(shù)在施工之前檢查夯錘重量和落距，有效保證每次單擊的能量能夠滿足設(shè)計(jì)要求，針對(duì)每一個(gè)夯點(diǎn)都能夠保證夯擊次數(shù)和夯沉量，同時(shí)做好測(cè)量和記錄工作。在具體的施工過(guò)程中根據(jù)規(guī)定進(jìn)行夯實(shí)但是最后兩次夯擊其夯沉量需要大于設(shè)計(jì)控制值，可以采用增加擊數(shù)或者填料繼續(xù)夯實(shí)保證滿足設(shè)計(jì)要求。

在施工過(guò)程中要嚴(yán)格保證施工安全，工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)需要戴好安全帽。當(dāng)夯錘起吊之前相關(guān)工作人員需要保證起重設(shè)備的穩(wěn)定性和制動(dòng)器的可靠，檢查符合要求之后才可起吊夯錘，如果遇到不良?xì)夂蚯闆r應(yīng)該禁止作業(yè)。

3.4 施工中的重點(diǎn)與難點(diǎn)

強(qiáng)夯處理施工是利用高能量的沖擊和振動(dòng)，因此也會(huì)對(duì)周?chē)牡貙雍袜徑慕ㄖ锂a(chǎn)生影響，考慮到這個(gè)方面在強(qiáng)夯的過(guò)程中最好采用隔斷施工的方式，或者做好一些必要的減震處理，有效減弱強(qiáng)夯處理對(duì)鄰近建筑物的影響。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用強(qiáng)夯方式對(duì)濕地軟基進(jìn)行處理，其能夠適應(yīng)各種土質(zhì)的要求，夯實(shí)效果好，而且更加經(jīng)濟(jì)，施工操作簡(jiǎn)便，工期短等特點(diǎn)。作為一種新型的地基處理方式，強(qiáng)夯法不僅能夠適用于濕地軟基，還能夠用于市政工程、鐵路等領(lǐng)域。但是本次研究也發(fā)現(xiàn)使用強(qiáng)夯法處理濕地軟基的相關(guān)問(wèn)題還是十分復(fù)雜的，還需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)復(fù)合地基路堤穩(wěn)定性、綜合強(qiáng)度指標(biāo)等進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究，只有這樣才能夠更好應(yīng)用于更加廣泛的工程中。

[1]劉艷,劉江鋒. 高原濕地公路軟基處理及監(jiān)測(cè)分析[J]. 山西建筑,2011,33（14）:52-53.

[2]郝利生. 高寒地區(qū)下濕地軟基強(qiáng)夯處理技術(shù)的應(yīng)用[J]. 山西建筑,2011,51（22）:59-61.

[3]任繼榮. 強(qiáng)夯置換技術(shù)在水域濕地軟基處理中的應(yīng)用[J]. 建筑施工,2006,34（11）:871-872.

[4]王宏祥,馮守中,閆澍旺. 強(qiáng)夯置換墩加固高寒濕地公路軟基的研究[J]. 工程勘察,2009,27（04）:15-20.

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1007-6344（2016）07-0296-01

潘小廷，男（1982—）陜西西安人，工程師，本科，研究方向：公路橋梁專(zhuān)業(yè)。