强夯技术在湿陷性黄土路基中的应用

李增华

(中铁十二局集团公司第二工程有限公司,太原 030032)

强夯技术在湿陷性黄土路基中的应用

李增华

(中铁十二局集团公司第二工程有限公司,太原 030032)

结合兰新铁路兰武二线湿陷性黄土路基工程实践,对强夯技术加固湿陷性黄土地基设计、施工工艺及对强夯技术加固地基效果进行了阐述。证明加固后地基土的孔隙比、压缩系数等显著减少,地基承载力大幅提高,加固效果较好。

黄土路基 强夯 湿陷性黄土

1 工程及地质概况

兰武二线 DK202+080～DK202+300,长 220 m,位于古浪河左岸二级阶地斜坡地带,线路以填方形式通过,中心填方高 13 m,该工点范围内主要出露地层为第四季上更新统冲积砂质黄土,厚度大于 10 m,灰黄色,土质较均,Ⅱ级土 σ0=120 kPa,具Ⅲ级自重湿陷性,湿陷土层厚 5.5 m左右,工点范围地下水不发育。地震动峰值加速度为 0.3 g,最大冻结深度 1.38 m,场地土的物理力学性质见表 1。

依据《铁路路基边坡绿化防护技术暂行规定》及抗震的有关要求,该段路基须对边坡进行防护。由于砂质黄土承载力较低,具Ⅲ级自重湿陷性,须对地基进行加固处理。

表1 地基土物理力学性质

2 强夯技术处理黄土地基设计

采用强夯技术进行黄土地基加固处理,在黄土地区铁路工程中已得到广泛应用,但至今尚无成熟的计算方法,通常是针对工程实际情况,地质条件,适用要求及其它工程的经验,初步选定设计参数,再通过现场试验的验证和必要的修改后,最终确定适合现场的设计参数。

2.1 确定夯击能、有效加固深度

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002),单位夯击能为2 000 kN◦m,对应的湿陷性黄土的有效加固深度为 5.0～6.0m,这可以满足该段工程的需要。故自制圆形锤,带有四气孔,底面积为 4.15 m2,锤重为 152.7 kN,设计落距为 13.1m。

2.2 加固范围、夯点间距

根据土层厚度,土质条件及通过试夯确定,以中线为准,按每 4m的距离正方形布置,每一点应有相应的编号,便于测量记录(见图 1)。布点范围为路基坡脚外3 m。

2.3 夯击次数、夯点布置

夯点的平面布置,主要根据构筑物结构类型,地基土情况和加固深度确定,路基基底或大面积基础宜采用正方形插档法布置。夯击次数 4遍,如图 1所示。

图1 强夯夯点布置图

2.4 夯击次数

路基基地的强夯范围一般应超出坡脚不宜小于3.0m,图 2为现场实测的夯击次数与夯沉量的关系由图 2可知最佳夯击次数宜为 6次。

图2 夯击次数与夯沉量关系

2.5 间歇时间

两遍夯击间隔时间应根据土中超孔隙水压力消散规律确定,根据实际测试数据,间隔时间不应小于 1周。

3 强夯效果评价

经过强夯处理后地基土体的物理力学性质改善,土体干密度明显增大,压缩系数、湿陷系数显著减小,地基土的孔隙比显著减小,地基土体从而变得较为密实。在强夯影响深度范围内进行土体抽检,其物理力学性质指标经统计处理后表明,干密度、湿陷系数、压缩系数、地基承载力等均发生明显变化。

1)干密度明显增大,强夯后地基土的主要变形为竖向压缩变形,地基土的孔隙比显著减小,从而变得较为密实,表层干密度由 1.24 g/cm3提高到 1.84 g/cm3(图 3所示),随着深度加大变化逐渐减小,在 3.5 m深度内变化较为明显。

图3 强夯前后干密度随深度的变化曲线

2)强夯后地基土已由高中低压缩性变为低压缩性,表层土压缩系数已由 0.135显著减小到 0.030,如图 4所示。在 2～3 m范围内,更为突出。

3)湿陷性系数显著减小,强夯后湿陷带深度范围内的湿陷性全部消除(＜0.015)。在 3m范围内湿陷性消除效果尤为明显。如图 5所示。

图4 强夯前后压缩系数随深度的变化曲线

图5 强夯前后湿陷系数随深度的变化曲线

4)地基承载力：强夯后由于地基土产生很大的竖向变形,土结构由松散而变得更加致密,土的孔隙比显著减小,地基承载力大幅度提高。如图 6 P—S曲线,取 S/B=0.01时(B=500mm,为承压板直径)所对应的 P值作为地基承载力,由图 6可知,P＞200 kPa时,满足设计要求。

图6 荷载试验 P—S曲线

4 结语

由于强夯后地基土在垂直方向产生很大的变形,已由原来的高 ～中压缩性土变为低压缩性土,地基土的孔隙比,压缩系数,湿陷系数显著减少,地基土的干密度,压缩模量,地基承载力大幅度提高。近几年的使用情况均很正常,表明强夯地基处理方案不但是经济的,而且是切实有效的。

[1]郑晓,刘胜群.强夯法处理软弱地基工程实例分析[J].铁道建筑,2008(4)：59-61.

[2]许芸芸,孙忠强.夯扩挤密碎石桩在沿海高速公路砂土液化地基中的应用[J].铁道建筑,2007(4)：66-68.

[3]谢成.软土刚性桩复合地基工作性状研究[D].杭州：浙江大学,2005.

[4]王德锋,马再生.碎石桩、CFG桩组合型复合地基的应用[J].工程建设与设计,2006(8)：31-34.

TU441+.8

B

1003-1995(2010)02-0082-03

2009-06-18;

2009-11-08

李增华(1975— ),男,山西代县人,工程师。

(责任审编 王天威)