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高速公路软土地基下强夯法应用

2020-12-24 15:16 来源:公路工程论文 人参与在线咨询

摘要:软土地基含水量较大,承载力不足,无法满足高速公路路基施工要求。强夯法具有施工便捷、施工速度快、施工成本低等优势,将其应用到高速公路工程项目软土地基中可提升地基承载力,而且经济性显著,值得推广应用。文章针对高速公路工程项目软土地基采用强夯法的思路,结合工程实例,分析了强夯法的技术特点,论述了强夯法在高速公路工程项目软土地基中应用的可行性,探讨了具体的应用思路。

关键词:高速公路;软土地基;强夯法;应用思路

1引言

强夯法是地基处理中比较常用的技术,最初仅应用在砂土和碎石地基加固处理中,经过多年发展完善,再加上先进技术的应用,强夯法越来越科学化、现代化,应用得当既能改善软土地基的承载力,又有助于改善排水条件。将其应用在高速公路工程项目软土地基中,具有加固效果好、设备简单、施工方便、节约材料等优势。基于此,高速公路工程项目软土地基采用强夯法的思路就显得尤为必要。

2工程概述

南(充)大(竹)梁(平)高速公路是一条连接东西、沟通南北的重要交通干线,是我国高速公路大通道——沪蓉高速公路的组成部分。本合同段起于蓬安县河舒镇二村与TJ-C合同段终点相接,终点止于渠县板桥镇的祠堂湾,终点桩号为K48+665。线路经蓬安县河舒镇、相如镇、营山县渌井镇与TJ-E合同段起点相接。计算行车速度80km/h,平曲线最小半径1500m,最大纵坡3.281%,凸形竖曲线最小半径12000m,凹形竖曲线最小半径9400m,整体式路基宽度24.5m,分离式路基宽度12.25m。

3强夯法的技术特点

强夯法是一种典型的地基加固处理技术,与其他软土地基加固技术相比具有显著的技术特点,主要体现在以下几方面:(1)适用性比较好,可应用在砂性土、粉土、一般性粘土、人工填土等软土地基处理中。(2)应用范围比较广,在工业厂房、民用建筑、高速公路、铁路工程、桥梁工程、港口码头等工程基础加固处理中,都可以得到良好应用。(3)加固效果显著。通过强夯法处理后的地基,可大幅提升承载力和压缩模量,土层的干重度会明显增加,压缩系数明显降低,加固场地均匀性较高,可防止发生振动液化。(4)加固深度大。采用强夯法加固地基,加固深度在6~8m之间,基本上能满足多数工程对地基强度的需求。(5)施工机械设备简单。强夯法在应用过程中,主要用到的机具为履带式起重机,如果夯锤起吊高度较大,可采用龙门式起落架施工。

4强夯法在高速公路工程项目软土地基中应用的可行性分析

4.1饱和土的压缩性。高速公路工程项目软土地基加固处理中,无论土质条件如何复杂,经过强夯法处理后,地基都会发生明显沉降,粒性土质沉降现象最明显。渗透性是软土地基的主要特点,也是地基沉降评估的主要指标,在进行强夯法处理软土地基可行性分析中,需全面分析和综合考虑软土地基中孔隙水的排水能力。通常情况下,饱和细粒土的渗透性较低,孔隙水和细粒土结合度高,难以顺利排出。即便是受到外界荷载的作用,沉降量也必减小。而且在软土中时刻存在有机物分解反应,导致土壤中存在一定量的气泡,本工程土质条件为第四纪土,含气量在1%~4%之间,如果采用强夯法,气体的体积会快速降低,每次体积最大可降低40%,这也是强夯法能够加固软土地基的主要机理之一。

4.2产生液化。在高速公路工程项目软土地基处理中采用强夯法,土体的受压性会持续增加,土壤中气体的体积会被不断压缩,从数据的角度看,土体的沉降度与夯击力度呈现正相关。如果气体体积下降到无限接近零,就基本不会发生沉降,但是孔隙水难以得到有效处理,在强夯状态下,孔隙水会受到较大的瞬时荷载,软土地基中水压和液化压的比例达到一定程度,液化压就会转变为覆盖压力,当水压和液化压相同时,土体就会处于液化和正常状态的临界状态,此时能够承受的强夯值,就是饱和能量值。

4.3渗透性变化。强夯过程中,重锤下落产生很大的瞬时压力,会在土体中形成较大的冲击波,在冲击波作用下,软土地基中的孔隙水会被快速压出,土体承受夯锤的正面压力要远大于侧面压力,这样就会在侧面形成排水通道,将孔隙水排出。高速公路工程项目软土地基中应用强夯法时,需要有规律地布置网格化强夯点,集中夯击力,以便在土体上垂直施力,形成规则的排水通道,从而提升软土地基强度。

5高速公路工程项目软土地基采用强夯法的具体应用

5.1加强施工准备工作。强夯法在高速公路工程项目软土地基加固中应用时,需切实做好施工前的准备工作。(1)施工参数的选择。在选择施工参数时,需综合考虑高速公路工程项目软土地基的特点,合理选择各项施工参数,以保证达到良好的加固效果。就案例工程而言,需通过放线测量法确定每个夯击点,并用白灰标记,保证每个夯点在夯击最后两次沉降量的差值在5cm以内,而且夯点周围土体夯击后最大隆起高度不应超过10cm。(2)机械设备的选择。在高速公路工程项目软土地基加固施工中,为保证加固效果,需结合工程特性和现场施工条件合理选择夯实机械设备,包括起重设备、夯锤、锚系设备等。在选择起重设备时,需考虑夯锤高度、重量,本工程选择了起重高度达15~20m的起重设备,夯锤也要根据工程要求合理选择。

5.2加强现场清理工作。在强夯法施工前,还要全面清理施工现场,将施工现场地表土、种植土、草根、树枝树叶、塑料、施工垃圾等全部清理干净。然后进行机芯土工试验,确定土体的最佳含水量和最大干密度,安排技术人员勘察施工现场和周围的构筑物、地下管线分布情况、水文地质条件等,按照现场条件进行有针对性的保护。为提升强夯效果,场地需用推土机进行整平处理,预压施工次数不少于两次。合理布置施工现场的临时车道,拓展道路的宽度、高度、强度,保证强夯机械设备能够顺利进场,提升施工效率。此外,在高速公路工程项目软土地基现场,还要合理设置排水设施,以免积水过多,影响施工质量。

5.3试夯。高速工程项目软土地基比较复杂,为保证加固效果,在正式强夯前需进行试夯操作,以便确定强夯参数和相关标准。案例工程软土路基范围比较大,试夯区域不应小于500m2,试夯时,夯击点可按照梅花形式布置,夯击能量也要控制在2000kN·m以上,采用15t夯锤试夯,试夯高度为14.7m。按照夯击施工技术参数,进一步确定夯击次数与夯沉量之间的关系,从而确定土体部分的横向位置和竖向位置,严格控制夯击点分布位置,可按照高速公路工程项目软土地基现场情况,在夯击控制点上合理设置固定桩号,以便更好地确定夯点位置。夯击完成后,组织现场施工技术人员检测夯击效果,以保证夯击效果能够满足工程要求。

5.4强夯法应用要点。(1)在高速公路工程项目软土地基的强夯施工中,需准确确定每个夯击点的具体位置,严格控制各夯击点之间的距离,综合考虑项目设计方案进行科学合理的强夯施工。尤其在控制布置方面,要根据实际情况确定相应的固定桩号和位置,并详细记录各项施工技术参数。(2)在路基虚铺厚度铺设施工中,要严格控制路床与路顶之间的距离,本工程路床顶部需要设置在2m以下,虚设厚度要控制在1.5m以内。在具体施工中需要注意的是,如果路床顶部在0.5~2.0m之间,则虚铺厚度必须控制在1.0m以内。(3)在本工程路基施工中采用了泥岩填筑路基,为提升材料获取的便捷性,可采用爆破方式,按照高速公路设计方案要求,严格控制填料粒径,压实厚度控制在50%以内。(4)高速公路工程项目软土地基强夯施工中尽量选择分段夯实技术,从两侧向中间逐步夯实,但整个夯实过程中必须保证起重设备能够直线运动。每完成一次夯击,需用推土机将施工现场整平。再次进行测量放线并检测夯击效果,满足要求后继续进行下一区域夯击。夯击时,要先加固深层土体,再对中层土进行加固,保证每层加固质量都达到设计标准。强夯法施工布置要点如表1。

6结语

综上所述,软土地基具有很高的含水量、强度不足,难以满足高速公路工程施工要求,需要进行有针对性的处理。其中,强夯法具有操作简单、施工效率高、软土地基处理效果有保障等优势,可排出软土地基中的水分,提升密实度,增加强度,为高速公路工程施工建设提供良好的环境,保证高速公路施工质量和使用寿命,从而获得更大的经济效益和社会效益,促使我国社会经济稳健发展。

作者:郑慧琴 单位:四川沿江攀宁高速公路有限公司

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