淺議高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式
2015-06-30
隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高速公路建設(shè)的要求越來越高，同時(shí)，高速公路上行使車輛的增加以及負(fù)重的增加，對(duì)路基的建設(shè)以及強(qiáng)夯加固就具有極大的必要意義。很多高速公路路段都存在路基填料水分含量過高，滲水能力差和壓實(shí)效果不理想等情況，因此，運(yùn)用強(qiáng)夯法處理高速公路路基建設(shè)中的濕陷性黃土、低飽和度的粉土以及碎石土等問題，并通過現(xiàn)場選取試夯區(qū)，進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，然后進(jìn)行強(qiáng)夯效果評(píng)價(jià)。不斷完善高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式，為促進(jìn)高速公路建設(shè)的發(fā)展提供動(dòng)力。
一、強(qiáng)夯法的含義和基本特點(diǎn)
強(qiáng)夯法，是將100～400kN的重錘，從6~40m的高處自由落下，對(duì)地基造成沖擊能和振動(dòng)，夯實(shí)壓緊地基。在處理高速公路地基常見狀況時(shí)，強(qiáng)夯法的顯著優(yōu)勢就會(huì)顯現(xiàn)出來。強(qiáng)夯法的加固效果很明顯，強(qiáng)夯降低了地基土體的壓縮性，提高了地基的強(qiáng)度。同時(shí)其加固影響深度可以達(dá)到6～10m。強(qiáng)夯法的施工設(shè)備很簡單，操作也十分便捷，施工工藝簡易，可操作性很強(qiáng)，對(duì)不同土質(zhì)的適用性也比較強(qiáng)。因?yàn)槭┕さ乃俣群托识急容^高，因此可以縮短工期，降低成本，不僅加強(qiáng)了地基建設(shè)的質(zhì)量，也帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。施工時(shí)噪聲和振動(dòng)比較大，這是強(qiáng)夯法的不足之處，因此，在人口密集的地區(qū)不便使用。
二、高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式
由于我國地域廣闊，高速公路地基土體的地域性比較強(qiáng)，再加之土體性質(zhì)的復(fù)雜性和多樣性，在強(qiáng)夯的作用下，地基土體發(fā)生形變狀態(tài)和規(guī)律的差異，必須根據(jù)具體情況，制定不同的高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式。在實(shí)際應(yīng)用過程中，也需要根據(jù)實(shí)際需要和具體情況，采取相應(yīng)的治理措施。
(1)圓柱體加固模式
強(qiáng)夯對(duì)地基的土體主要是造成了一種剪切作用，在垂向上造成了破壞，而強(qiáng)夯引起的公路地基的土體側(cè)向位移是比較小的。通過對(duì)某高速公路路段地基的強(qiáng)夯效果狀況進(jìn)行檢測和分析，我們假定夯坑的周邊隆起的部分很小，同時(shí)忽略夯坑下，土柱的側(cè)向變形量，在這種情形下，強(qiáng)夯的狀態(tài)為圓柱體，使強(qiáng)夯加固地基的圓柱體加固模式有了進(jìn)一步的簡化和完善。
(2)橢圓體加固模式
在處理濕陷性黃土地基時(shí)，適宜采用橢圓體加固模式。在強(qiáng)夯沖擊作用下，土體發(fā)生形變和動(dòng)力響應(yīng)，通過對(duì)土體中的分區(qū)所發(fā)生的位移、形變的特點(diǎn)及變化過程，研究出在沖擊荷載作用下，土體發(fā)生位移變化的范圍，呈現(xiàn)出“橢圓體”形狀。對(duì)于濕陷性黃土地基，運(yùn)用這種“橢球體”加固模式能更好地達(dá)到壓緊、加固地基的效果。
通過對(duì)某一高速公路路段強(qiáng)夯處理地基狀況的分析，以及對(duì)檢測數(shù)據(jù)和效果評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定強(qiáng)夯加固區(qū)的形狀、特點(diǎn)，作出了呈橢球形的強(qiáng)夯加固模式圖，進(jìn)行地基的填土或其他松軟土體的強(qiáng)夯加固。
三、路基的強(qiáng)夯加固法的機(jī)理
按照強(qiáng)夯地基產(chǎn)生的沖擊波在土體中的傳播規(guī)律和對(duì)上作用的特性，可以將沖擊波分為面波和體波。面波是從夯擊點(diǎn)出發(fā)，沿著地表方向傳播，離震源的距離越大，它衰減的幅度就越明顯，此時(shí)對(duì)地基上的加固作用就已經(jīng)基本消失了，它的豎向分層會(huì)使表層土體松動(dòng)。體波是從夯擊點(diǎn)出發(fā)，沿著一個(gè)半球波的陣面徑向傳播，到達(dá)地基深處?？梢怨探Y(jié)、壓密地基，對(duì)地基上起到剪切和壓縮的作用。體波分為縱波和橫波兩種類型。
強(qiáng)夯會(huì)在地基中形成三個(gè)性質(zhì)不同的分區(qū)，即地基表層松動(dòng)區(qū)，加固區(qū)和彈性區(qū)。當(dāng)松動(dòng)區(qū)下的土體在體波的作用下，會(huì)壓密上體，使上體沉降，這樣固結(jié)了地基就形成了“加固區(qū)”；加固區(qū)下面的沖擊波隨著傳播路徑的變化以及衰退幅度的增大，就沒有充足的力使土體發(fā)生形變量了，因此對(duì)地基就沒有壓緊和夯實(shí)作用了，因此，這部分區(qū)域被稱作“彈性區(qū)”。
強(qiáng)夯法在夯實(shí)高速公路地基方面效果非常顯著且易于操作和實(shí)踐，通過對(duì)很多工程試驗(yàn)結(jié)果的研究表明，強(qiáng)夯后盾公路地基因土體的力學(xué)性質(zhì)得到很好地改善而十分堅(jiān)固，工程質(zhì)量顯著提高。
四、試夯與施工工藝
?。ㄒ唬┐_定試驗(yàn)區(qū)
進(jìn)行試夯前，要先確定試驗(yàn)區(qū)域。這些實(shí)驗(yàn)區(qū)最好都具有代表性，數(shù)量根據(jù)建筑場地的復(fù)雜程度、建設(shè)規(guī)模及建筑類型來確定，這樣會(huì)使試夯更具可行性，對(duì)試夯的檢測效果也會(huì)更加理想。
通過試夯，來確定強(qiáng)夯機(jī)械的使用情況，包括夯錘的質(zhì)量，以及在每個(gè)階段或每個(gè)區(qū)域夯擊的次數(shù)；確定重錘下落你的位置和距離，確定夯擊能量和壓實(shí)度，進(jìn)而更好地完成地基強(qiáng)夯工作，提高工作質(zhì)量和工作效率。
?。ǘC(jī)械配備及施工
填土區(qū)的厚度一般確定為8～10m，從基礎(chǔ)底標(biāo)高起夯，考慮基礎(chǔ)埋深問題，基礎(chǔ)底面標(biāo)高至少一2米，實(shí)際強(qiáng)夯最大加固深度在7m左右。機(jī)械配備和施工步驟如下：整個(gè)工程的強(qiáng)夯確定為四遍。其中第一遍和第二遍為點(diǎn)夯，夯點(diǎn)與夯點(diǎn)之間的距離應(yīng)保持在3～4m；第二遍的夯擊點(diǎn)，最好穿插分布在第一遍的夯擊點(diǎn)之間。第一遍和第二遍一般夯擊7~10次。第三遍也為點(diǎn)夯，夯點(diǎn)間距變?yōu)?～5m，夯擊點(diǎn)布置在第一遍和第二遍的夯擊點(diǎn)之間，夯擊次數(shù)為4～6次。第四遍為滿夯，錘印搭接1／3左右，從7.5m處落下，夯擊兩次。
根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，采用分期分段施工的策略，進(jìn)行強(qiáng)夯加固施工。把強(qiáng)夯區(qū)域分為有效加固深度不同的區(qū)域，一般為7m～10m區(qū)和4m～7m區(qū)。土體的厚度以及軟硬狀況，要給予充分考慮，另外在強(qiáng)夯加固前要做好表土的清理工作。
在試夯階段，強(qiáng)夯施工主要選擇18噸的重錘，從11m的高度落下，夯擊能量定在2000kN．M左右，副夯的工具和方法與第一次一致；滿夯時(shí)，采用錘重l 8t，從5.6m高度落下，夯擊能量為l000kN．m。夯錘底面要設(shè)置通氣孔。
結(jié)語：高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式的研究，對(duì)強(qiáng)夯加固技術(shù)的基本含義和特征有了了解。目前根據(jù)我國高速公路路基土體條件的復(fù)雜性和特殊性，簡述了各種不同的高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式，針對(duì)地域性特點(diǎn)，采取不同的強(qiáng)夯加固模式。針對(duì)公路地基土體在沖擊負(fù)荷作用下形變以及發(fā)生位移的情況和規(guī)律，來選取強(qiáng)夯的配備以及施工方案，并且進(jìn)行現(xiàn)場試夯及效果檢測，不斷完善高速公路路基的強(qiáng)夯加固模式。加強(qiáng)高速公路路基建設(shè)，提高高速公路工程的質(zhì)量，不斷促進(jìn)我國公路事業(yè)的發(fā)展。
