强夯法在市政道路路基处理中的应用

马海波 吴 振 张凯健

强夯法是利用冲击能给地基土体冲击和振动,以提高地基强度、降低地基压缩性,具有适用于各种土层、应用范围广、施工机具简单、节省材料和施工周期短等优点。同时,强夯法加固地基对进一步提高土体强度和均匀性、降低压缩性、消除不均匀沉降、改善土体的物理力学性质和工程特性具有显著的效果。本文将阐述强夯法处理高填方市政道路路基过程中的关键施工技术以及效果检测并对其进行综合评价。

1 工程概况

徐州市新城区建设过程中进行了大规模的市政道路建设工作,其中某道路的部分路段处于原高速公路取土场,地势低洼,要求路基填土高度为6 m～8 m,填土主要为粉土和粉质黏土。由于工期要求很紧,采用传统的分层填筑分层碾压方案无法满足要求,因此决定采用强夯法处理高填方路基施工方案。

2 强夯施工方案设计

2.1 准备工作

1)基底处理。首先抽水排除坑塘低洼处水,然后回填建筑渣土作为强夯基底,建筑渣土填筑厚度80 mm～100 mm用推土机推平预压。2)堆填土方。采用重型自卸车运输土方,用推土机推平预压,堆填高度为路基设计高度,为确保路基两侧夯击效果,宽度采用超宽堆填,每侧超出设计宽度一个夯锤直径。

2.2 强夯施工

1)夯击机具。强夯吊机选用履带式强夯吊机,起吊能力50 t,起吊高度20 m,带有自动脱钩装置。主夯锤重17.8 t,高1.6 m,直径2.2 m,底面积3.80 m2,满夯锤重10 t,直径与底面积与主夯锤相同。2)夯击施工技术参数。强夯夯点布置采用梅花形(见图1),主副夯点间距为5 m。首先进行主夯施工,要求最后两击的平均夯沉量小于50 mm。主夯施工完成后,在主夯点中间进行副夯施工,施工要求与主夯相同。采用夯击遍数为三遍,即:第一遍:主夯,夯点间距5 m,夯击能3 000 kN◦m;第二遍:副夯,在主夯点中间进行,夯击能3 000 kN◦m;第三遍:满夯,夯点搭接1/3,夯击能1 000 kN◦m。

2.3 试夯试验结果分析

在强夯施工前,需要进行试夯以确定施工时的夯击次数、夯间距、填料量等。测定每击下的夯沉量及地面变形,直至最后两击平均夯沉量不大于50 mm和夯坑周围土体不发生大隆起时的夯击次数为本次施工的夯击次数。

图2,图3分别为不同夯击能下每击夯沉量与夯击次数关系曲线和累计夯沉量与夯击次数关系曲线。由图2,图3可以看出,每击夯沉量随夯击次数的增加逐渐变小,在7次,8次时每击夯沉量均为5 cm左右;累计夯沉量随夯击能的增大而变大,并趋于稳定,因此施工夯击次数为8次,夯击能采用3 000 kN◦m。

2.4 夯后路床处理

强夯施工完成后,路基顶面下沉,下沉区域包括路床,为确保路床强度、设计标高和平整度,采用5%～7%低剂量灰土分层填筑,分层碾压处理。

3 强夯施工效果检测

在强夯施工完成后,路床灰土施工完成前对强夯路基进行质量检测,为了对比同时对分层填筑分层碾压段路基进行质量检测。检测结果见表1。

表1 强夯施工检测结果

检测结果表明,强夯法处理高填方路基效果达到和超过分层填筑分层碾压法,完全满足设计要求。道路排水施工开挖强夯处理路基,开挖后显示夯后土体非常密实,排水沟槽两侧壁可以长久保持直立面稳定。

4 结语

从表1的检测结果以及工程实际效果可以看出,强夯法处理高填方路基效果显著,在施工过程中如能严格控制含水率或掺石灰改性处理填料,强夯效果会更好。同时强夯施工节约大量的建设资金,缩短了建设周期,为强夯法在市政道路工程中的应用积累了施工经验。

强夯施工市政道路工程中若周围存在建筑、管道等构筑物时,还需对强夯过程进行振动监测或开挖减振沟处理,防止强夯振动对周围构筑物进行破坏。

[1] GB 50007-2001,建筑地基基础设计规范[S].

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