天津市政工程设计研究总院有限公司 天津市 300392 天津市海顺交通工程设计有限公司 天津市 300074
摘要:采用低能量强夯能够较好解决软土地基存在的承载力低、稳定性差、压缩变形大等问题,本文结合实际工程,提出了适用于软土地基低能强夯处理的工艺要求、技术参数,以便类似工程借鉴。
关键词:道路工程;软土地基;低能量强夯
引言
强夯法是法国梅那( Menard) 技术公司1969 年首创的一种地基加固方法,亦称动力固结法,低能量强夯通过降低夯击能量、增加夯击遍数,在软土地基上形成“硬壳层”,提高地基承载力、承载力和固结程度。
1工程地质条件
工程地貌分区属浙东南沿海平原,拟建场地地貌为堆积地貌冲海积平原。根据地基土组成及性状,场地地基土自上而下可分以下细分为8个工程地质层。现自上而下分述如下:
①-0素填土(mlQ43):
主要由块石、碎石及粘性土组成。为新近平整场地时形成。结构松散,均匀性差。不宜作为基础持力层使用。
②-1含砂淤泥、②-2淤泥(mQ42):
全场分布,流塑。高灵敏度、高压缩性土,土质较均匀。具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低强度的软弱土层,土的物理力学性质指标极差。
③-1淤泥质粘土(mQ41):
灰色,流塑。属高灵敏度、高压缩性土,土质较均匀。局部地段相变为淤泥。全场分布。具高含水量、高孔隙比、高压缩性、低抗剪性等特性,地基承载力低。
③-2粘土(mQ41):
软塑,土的物理力学指标一般较差,高压缩性、土层分布不均,局部缺失。
④-1粘土(al-lQ32-2):
软可塑,土的物理力学性质指标一般,中高压缩性,土层分布不均,层面起伏较大。
④-2粘土(mQ32-2):
软可塑,局部流塑。属中高压缩性土,土质均匀。局部地段相变为淤泥质粘土。全场分布。工程地质性质较差。
⑤-1粉质粘土(al-lQ32-1):
软可塑,土的物理力学性质指标一般,中高压缩性,土层分布不均,局部缺失。
⑤-2粉质粘土(mQ32-1):
软可塑,土的物理力学性质指标一般,中高压缩性,土质均匀,工程地质性质一般。
场地地表水为沟塘,为平原区河道,水深约0.5m,水流平缓,水动力条件不足,地下水与地表水水力联系差。场地及附近地形较平坦,地下水径流缓慢,地下水排泄以蒸发为主。勘察期间所测得的地下水初见水位埋深在1.0m~2.2m之间,静止水位埋深在0.6m~1.5m之间,其相应标高在4.08m~4.58m。
2地基处理方案比选
目前国内外已经存在的地基处理方法种类较多,不同的处理方法均有其局限性和适用范围,适合本地区的处理方法主要有堆载预压、加固土桩及低能量强夯等。对上述常用软土地基处理方法进行比较,具体详见下表。
2-1地基处理方案比选表
.png)
本区域原为海涂区,原地坪标高约1.8m,区域内硬壳层缺失,淤泥深厚,含水量高,灵敏度高,地基承载力低,压缩性高,触变性大,土的物理力学性质差。回填后标高较高,回填材料均为新近回填,堆填时间短,结构松散,且回填工程的下部存在较大粒径石块,塑料排水板,加固土桩等施工难度较大,造价高。本工程宕渣回填区域一般路基处理推荐采用低能量强夯的施工工艺。
3低能量强夯处理工艺
低能量强夯的夯击一般取500 ~1 000 kN•m,通过对土体低能量夯击,在不完全破坏土体结构强度前提下,使土体产生微裂缝,并激发土体孔压,使土粒间的空隙水和气体初步排出,实现土体的加速固结。低能量强夯,采用由轻到重、少击多遍、循序渐进的工艺,不使土体的宏观结构发生明显破坏。通过低能量强夯,把工后沉降提前完成,经加固后的地基,上表层为超固结的硬壳层,下部为基本固结的稳定土层,处理后地基成为强度高,压缩性小的天然地基。
(1)施工顺序
施工流程:1)测量定位;2)强夯机就位;3)夯锤落距检查;4)点夯;5)平整场地;6)满夯;7)平整场地并检测;8)重复(6),(7)两步直至验收合格。
(2)低能量强夯处理施工
用强夯机处理地基约8遍(具体遍数由设计夯沉量控制),点夯采用4m×4m布点,采用平锤处理或1.2m直径柱形锤和2.5m直径平锤同心夯击。间距为4m,第一遍至第四遍夯点布置如图所示,第一遍起夯放线位置为道路中心线,第二遍为整体上移2m,第三遍整体右移2m,第四遍为整体同时上移和右移2m。增加遍数时以此类推,重复以上夯点布置方式。
4低能量强夯施工质量控制
强夯施工中应注意:(1)夯坑周边不出现明显的隆起,否则要降低夯能;(2)不能有过大的侧向位移;(3)后一击夯沉量应小于前一击的夯沉量;(4)夯坑深度不能太大,每遍夯沉量不大于30~50cm;(5)施工中,应及时排除集水井内积水。
5低能量强夯的设计及检测标准
为保证路基质量,地基处理后应满足如下指标,方可进行下个工序的施工。
(1)夯沉量满足设计要求
一般路段:地基处理后,场坪标高降低值应不小于0.82m,误差不应大于5%。
桥接路段:地基处理后,主干路场坪标高降低值应不小于1.2m,误差不应大于5%。
(2)地基承载力要求
地基承载力应大于等于120kPa。
(3)每月沉降要求
地基处理后,连续两个月,路基每月沉降量应小于5mm/月,并且沉降量应逐步收敛。
6低能强夯处理效果检验
低能量强夯处理后,连续观测3个月后路基沉降逐步收敛,路基每月沉降量小于5mm/月,通过承载板试验,地基承载力标准值均大于120kPa,承载力及沉降均满足设计要求。
结语
采用低能量强夯处理软土地基工期短,施工简单,造价低,处理效果较好,在施工过程中,应采用“小量多次”夯击地基,确保不破坏土体结构,形成“硬壳层”,在设计过程中提出以沉降量作为设计指标,以地基承载力及连续沉降收敛为检验指标,取得了良好的处理效果,对相关工程具有一定借鉴意义。
参考文献
[1] 唐德文. 低能量强夯在公路地基处理中的应用[J]. 中国市政工程,2012,4(2) : 12-17
[2] 许绮炎,楼晓明,徐士龙. 强夯法施工工艺发展综述及对各种吹填土的适用性[J].福建建筑,2013,01:71-73.
[3] ]钱征,李广武,王文奎. 强夯法加固松软地基[J]. 岩土工程学报,1980,2( 1).
[4] 徐超.强夯法在吹砂填海地基加固中的应用[J]. 交通标准化,201442(9):77-78