高填高陡高液限路基工程中強(qiáng)夯施工技術(shù)的應(yīng)用

賈 鵬

(四川路橋盛通建筑工程有限公司，四川 成都 610041)

0 前 言

隨著經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，促進(jìn)了交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)的高速公路已經(jīng)覆蓋到山區(qū)區(qū)域，這就直接導(dǎo)致了高填高陡路基的施工已經(jīng)成為常態(tài)化。然而對(duì)于碰到的高液限土這種特別的巖土?xí)r，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)土質(zhì)加以檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，科學(xué)地做出改良填充亦或直接填充的抉擇，亦或進(jìn)行棄方處置。盡管大多數(shù)的高液限土能夠直接填充，然而和良性土壤比較，路基在壓實(shí)作業(yè)時(shí)，具有較為顯著的離散性，為此作業(yè)質(zhì)量無(wú)法得到保障，在進(jìn)行壓實(shí)后，大多會(huì)產(chǎn)生彈簧、起皮等問(wèn)題。對(duì)于高填高陡路基，伴隨填筑厚度的增大，后續(xù)下沉幅度也會(huì)增大，影響著路基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，應(yīng)再次對(duì)其壓實(shí)。

強(qiáng)夯施工工藝，操作簡(jiǎn)便、投資少、所需時(shí)間短，效果佳。對(duì)土壤難以壓實(shí)和很難解決施工質(zhì)量以及高填高陡路基的后期沉降問(wèn)題，都能有效地進(jìn)行解決。強(qiáng)夯施工技術(shù)目前主要應(yīng)用于一般的土體，對(duì)于高液限土的加固效果的研究上較少。本文結(jié)合強(qiáng)夯法補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)路基的原理，總結(jié)強(qiáng)夯施工技術(shù)的施工工藝，在高填高陡高液限路基工程中進(jìn)行應(yīng)用，并對(duì)其施工效果進(jìn)行檢驗(yàn)，促進(jìn)其得到大力的應(yīng)用。

1 高液限土的特點(diǎn)

該土主要是巖石通過(guò)風(fēng)吹雨淋老化之后產(chǎn)生的坡殘積土，分布范圍廣泛，有很高密度，具有獨(dú)特的特性。

首先，含水量及滲透系數(shù)低。高液限土的含水率高于20%，滲透系數(shù)較低。對(duì)于這樣的含水率較高的土體，其工程特性比較差，滲透系數(shù)較低，表明了在對(duì)土體進(jìn)行處理上，難度較大。如果按照含水量來(lái)進(jìn)行碾壓施工，南部省份的潮濕氣候無(wú)法確保施工順利進(jìn)行，即使在碾壓之后，空氣率也處于較高水平。加之高液限土水分保持性能比較強(qiáng)，在旱季進(jìn)行施工時(shí)，極易因?yàn)槭霈F(xiàn)干裂的現(xiàn)象，在壓實(shí)后也容易導(dǎo)致起皮干裂等現(xiàn)象，而在雨季進(jìn)行施工，會(huì)降低其承載能力，導(dǎo)致穩(wěn)定性差。其次，液限與塑性指數(shù)較高。高液限土的液限應(yīng)當(dāng)在50%以上，而塑性指數(shù)應(yīng)當(dāng)在26%以上，細(xì)顆粒的含量較高，保障土體在較大的含水量情況下，仍舊可以保持良好的可塑性，因此，力學(xué)性能較差。再次，細(xì)顆粒含量較高，具有一定的微膨脹性，強(qiáng)度低、水穩(wěn)定性差。高液限土的細(xì)顆粒含量較高，因此水性礦物成分也較高，如果水分進(jìn)入到水性礦物中，導(dǎo)致顆粒之間的距離加大，因此，致使土體出現(xiàn)微膨脹的現(xiàn)象，礦物質(zhì)有大量的負(fù)電荷，為此親水性能顯著，致使土粒與水膜都比較厚，再加上降雨的影響，致使承載比下降、水穩(wěn)定性變差、承載能力較小。第四，強(qiáng)夯的作用。當(dāng)高液限土的承載比實(shí)驗(yàn)值≥3%，細(xì)顆粒的含量<90%，液限在50%～60%時(shí)，是可以進(jìn)行直接填筑的。為了保障填筑后的施工質(zhì)量，減少空氣率和沉降現(xiàn)象，在高填高陡路段可采用強(qiáng)夯法，對(duì)路基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)。

2 強(qiáng)夯施工技術(shù)的原理

2.1 強(qiáng)夯技術(shù)

強(qiáng)夯夯實(shí)路基的原理，主要是采用履帶式的起重機(jī)，將一定重量的夯錘提高至一定的高度后，自由落下，對(duì)土體造成一定的沖擊作用，進(jìn)而產(chǎn)生很大的沖擊能量，減少土體顆粒之間存在的阻力，有效地改變土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能。在具體的施工過(guò)程中，根據(jù)土體的不同性質(zhì)，強(qiáng)夯施工技術(shù)的原理主要包括動(dòng)力擠密作用、動(dòng)力固結(jié)作用及動(dòng)力置換作用。

高液限土在進(jìn)行壓實(shí)的過(guò)程中，為了保障土體顆?？梢愿拥木o密，提高單位體積內(nèi)的顆粒含量，用固體顆粒的含量來(lái)代替單位體積內(nèi)的原有液體及氣體，減少孔隙，降低空氣率。因此，普通的壓實(shí)方式，很難將高液限土中存在的氣體及孔隙水進(jìn)行有效地排出，碾軋之后，高液限土體之間的顆粒還會(huì)重新與孔隙水結(jié)合在一起，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)高液限土體難以壓實(shí)或者有壓實(shí)不均的現(xiàn)象。而強(qiáng)夯施工及時(shí)通過(guò)強(qiáng)夯產(chǎn)生的巨大的沖擊力，可以使高液限土體的顆粒之間存在氣體及孔隙水快速地進(jìn)行排出，迅速地改變高液限土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及土體中固體、液體和氣體的結(jié)構(gòu)比例，促進(jìn)土體更加的密實(shí)固結(jié)，不斷地提高土體的強(qiáng)度。強(qiáng)夯施工技術(shù)在高液限土中主要為動(dòng)力固結(jié)作用。

2.2 強(qiáng)夯參數(shù)的選擇

強(qiáng)夯法單擊夯擊能，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或者經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。一般強(qiáng)夯加固的有效深度保持在7 m左右。根據(jù)路基的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，單擊能力在2 000～4 000 kN·m，對(duì)于夯擊次數(shù)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行確定，同時(shí)，為了保障加固的效果更加的均勻，夯點(diǎn)的布置上可以采用正方形，間距保持在5 m左右。

2.3 強(qiáng)夯器具的選擇

起重機(jī)可以選擇履帶式起重機(jī)，并且攜帶自動(dòng)脫鉤裝置，主臂的長(zhǎng)度在19～25 m，功率在140萬(wàn)，整機(jī)的重量在48 t左右。夯錘需要選擇彈性模量高的圓柱形鋼質(zhì)的夯錘，夯錘的直徑為2 m，重量在22 t左右。夯錘的底部均勻的設(shè)置了與頂面貫通的排氣孔，排氣孔的直徑為15 cm，用以保證夯錘在落錘后能夠被順利的提起，如圖1所示。

圖1 強(qiáng)夯施工現(xiàn)場(chǎng)

2.4 強(qiáng)夯施工技術(shù)的施工要點(diǎn)

首先，單擊夯擊在選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)防止太大而導(dǎo)致填充的路基產(chǎn)生橫向亦或縱向的問(wèn)題，從而導(dǎo)致路基總體的強(qiáng)度減弱。若在試夯期間，已產(chǎn)生了橫向的位置移動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)監(jiān)控，另外第一時(shí)間降低夯擊力度，且對(duì)此進(jìn)行具體的記錄。對(duì)試夯的地區(qū)，應(yīng)當(dāng)選取與主要結(jié)構(gòu)物距離較遠(yuǎn)的地區(qū)，避免夯擊對(duì)其產(chǎn)生不良影響，損壞架構(gòu)物。經(jīng)過(guò)試夯，梳理架構(gòu)物的振動(dòng)和形狀改變程度，且依據(jù)歸納的狀況，留出恰當(dāng)?shù)暮粨艟嚯x。其次，按照點(diǎn)夯的布置圖2，對(duì)夯點(diǎn)中心加以標(biāo)注，且依照次序逐一夯擊，且進(jìn)行詳細(xì)記錄。將路基的中心線當(dāng)作核心，各自向兩端加以強(qiáng)夯，不能夠從四邊向中間位置強(qiáng)夯。在點(diǎn)夯完畢之后，應(yīng)當(dāng)馬上對(duì)夯坑加以回填，之后實(shí)施普通夯擊，經(jīng)過(guò)兩次普夯后，才能采用壓路機(jī)進(jìn)行碾軋，保持路基平整。

圖2 夯點(diǎn)的布置

3 強(qiáng)夯加固效果

首先，為了檢驗(yàn)強(qiáng)夯的成效，應(yīng)當(dāng)在高填高陡高液限路基的強(qiáng)夯地點(diǎn)，每間隔40 m設(shè)立3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以便監(jiān)控強(qiáng)夯作業(yè)期間，最末兩次的夯擊沉降量，如果檢測(cè)到高液限土被擠壓的密實(shí)，路基的加固效果良好，便可以證明強(qiáng)夯方案的可行性。如果強(qiáng)夯施工最后兩次的夯擊下降量不超過(guò)50 mm。就證明了高液限土夯擊能夠達(dá)到飽和的狀態(tài)，路基的可壓縮性較小，路基整體的穩(wěn)定性非常好。其次，為了能對(duì)強(qiáng)夯后的實(shí)際成效進(jìn)行科學(xué)的評(píng)判，應(yīng)當(dāng)對(duì)強(qiáng)夯作業(yè)以后的高填高陡高液限路基每隔百米進(jìn)行抽樣檢查，對(duì)其密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)。強(qiáng)夯施工完成后，路基的壓實(shí)度，如果達(dá)到了94%以上，證明可以滿足高填高陡高液限路基的要求，強(qiáng)夯施工技術(shù)可以更進(jìn)一步的提高路基的壓實(shí)度。再次，對(duì)于強(qiáng)夯加固路基的方式，能否達(dá)到預(yù)期的效果。在強(qiáng)夯的過(guò)程需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整進(jìn)行試夯，當(dāng)試夯滿足設(shè)計(jì)要求后，才能進(jìn)行大面積的應(yīng)用，通過(guò)不同的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高填高陡高液限路基工程中運(yùn)用強(qiáng)夯技術(shù)的施工參數(shù)。由于強(qiáng)夯施工技術(shù)在特殊巖土中運(yùn)用的較少，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)及土體特性的研究，不斷地改良方法，提高路基的加固效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)強(qiáng)夯施工技術(shù)的原理及過(guò)程進(jìn)行分析，在結(jié)合高液限土的特性，將強(qiáng)夯技術(shù)運(yùn)用到高填高陡高液限路基的補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)，并根據(jù)實(shí)際情況確定強(qiáng)夯的施工參數(shù)，對(duì)強(qiáng)夯前后的沉降量及壓實(shí)度進(jìn)行對(duì)比，選擇更為合理施工參數(shù)，合理設(shè)置夯擊的夯擊能、單擊次數(shù)、遍數(shù)及夯擊點(diǎn)布置，促進(jìn)高液限土土體的壓縮，提高路基的加固效果及壓實(shí)度。強(qiáng)夯施工技術(shù)運(yùn)用到高填高陡高液限路基的施工中，在加速施工及其固結(jié)沉降、改善土體的性質(zhì)方面，有十分明顯的成效。高填高陡路基填土較高時(shí)，會(huì)對(duì)土體的應(yīng)力造成一定的影響。在旱季進(jìn)行填土，沉降需要的時(shí)間較長(zhǎng)，強(qiáng)夯施工技術(shù)能加速土體的固結(jié)沉降，從而降低后期下沉幅度，確保路基壓實(shí)成效，從而提升土體緊密水平。

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