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湿陷性土质环境下的路基施工技术

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摘要:公路施工难免会遇到湿陷性土区域,湿陷性黄土在遇水之后会影响其性能,会严重影响公路路基施工质量,为了解决此类问题,结合实际案例,以某公路路基项目实例为研究对象,阐述了湿陷性土质的特征,详细分析公路路基施工强夯法在湿陷性土质条件下的施工要点,实践可知,通过强夯技术的应用能够提高公路路基的承载力,解决湿陷性土质产生的不良问题,对促进公路事业发展有重要意义。

关键词:湿陷性土质;公路路基;夯点

引言

湿陷性土质在我国很多地区都存在,分布范围非常广泛,由于这种土质强度比较高且压缩性较强,在该土质区域进行施工,会给路面造成严重的质量缺陷。湿陷性黄土在遇水之后会降低其性能,同时也会直接影响路面车辆行驶的安全。因此需要加强对湿陷性黄土土质的研究,了解其存在的缺陷与问题,从而可以防止在施工中给工程质量造成不良影响,积极促进我国交通事业的发展和进步。

1湿陷性土质特征研究

我国湿陷性黄土主要是以粉土颗粒的形式所存在,其几乎占到了50%~70%,其中含量最高的颗粒直径在0.05~0.1mm之间,所占比例约为40.60%;湿陷性黄土在施工的过程中会因为外部压力的作用,遇水之后会出现明显的下沉现象,除了上述中的遇水颗粒接触点的胶结物软化之外,还会因为水处于欠压密状态。在气候条件比较干旱的情况下,不管是风积还是坡积等问题,水分的蒸发速度都会高于雨水的下降速度,在整个结构形成的过程中,压力与湿度条件通常不会同时出现,从而会直接导致土层出现欠密的现象。湿陷性黄土在自然条件之下可以保持低湿与高孔隙率,这是导致其出现湿陷性的主要原因。我国的湿陷性黄土基本都出现在年降雨量超出250mm的地区中,这是因为空气环境的蒸发量会远远小于降雨量。

2强夯法概述

强夯法的主要目的是为了全面提升软弱路基的地基承载性能。在具体施工过程中,要运用吊起设备将重量为10~25t的重锤直接提升到一定高度,然后将挂钩摘除,使其自由落下,从而可以对地基位置进行重击压实,使其能够快速进行固结。这种施工方法多是应用在砂性土、碎石土地基、杂填土等位置上,加固效果比较好,可以满足工程质量的要求。对于非饱和的黏性土地基而言,要根据工程的实际情况进行连续夯击与间歇夯击,同时要在正式施工之前,进行严格的试验以确定具体的技术参数,从而保证工程质量[2]。

2.1强夯法的加固机理

强夯法的主要加固机理是通过重锤的冲击作用而给地基表面施加一定的压力,从而可以使其能够快速的固结,内部发生了一系列的物理性变化,可以直接对土体结构进行破坏与液化处理,提升其密实度,满足工程实施安全性和质量要求。

2.2强夯法的特点

2.2.1加固效果好强夯地基在施工完成之后可以降低该地段的孔隙率,减少压缩性,同时还能够提升其密实度,彻底改善该地段中的抗震和抗压能力,使得整个地区更具均匀性,承载性能达到标准要求。

2.2.2适用范围广强夯法的施工方法通常都应用在碎石土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等土质条件中,而针对高饱和性的粉土土质来说,在进行夯击完成之后需要在夯坑内回填块石、碎石等施工材料,也可以是其他的颗粒性材料,但是应该根据现场的实际条件进行试验确定,以保证该材料可以满足施工性能的需要。

2.2.3经济性能好强夯加固施工方法通常不需要使用其他的辅助建筑材料就能够完成,除了一些必要的机械施工费用并没有其他的费用,所以总体的成本比较低,较之其他的施工方式具有明显的优势[3]。

3工程概况

本次工程是某地区的高速公路施工项目,根据设计方案的数据可以发现,该地区的总里程长度达到了34.5km。经过施工前的地质条件勘察可以发现,该地区的土质为湿陷性黄土土质,在项目所处的地区中存在大量风积岩,经过长期的自然条件中的流水切割作用,以黄土丘陵地貌为主要的组成部分。整个地区的地势比较平缓,呈现出馒头状。经过地质分析可以发现,该地区的湿陷性黄土等级分别为Ⅰ、Ⅱ级和Ⅲ级,需要进行土质处理的长度为24.5km。

4确定强夯施工参数

4.1夯点布置

经过分析设计方案中可以发现,夯点的间隔距离为4m,根据施工的需要确定夯锤的直径为2.5m,具体的夯点位置布置图详见下图1所示。根据施工工艺规范的需要,夯点应该采取正方形的布置方式,通过画格子确定具体的锤击位置。

4.2确定施工参数

强夯施工方法的具体技术参数要根据施工前的试验进行确定,同时还应该进行强夯施工前后的技术参数对比,根据最终的夯击效果判定是否达到了施工的要求。在工程开始之前,通过对各个地区进行试夯处理之后,经过统计可以确定如下的技术参数[4]:(1)夯击能量:挖方和填方的施工地区中分别使用夯击能量为2000kN•m和3000kN•m,满夯夯击能量为1000kN•m。(2)夯点布置:根据设计方案与施工工艺可以确定,本次施工的过程中所有夯点都呈现出正方形的布置形式,相邻的夯点位置间隔距离为4m,同时确定夯锤的直径为2.5m。(3)夯击遍数与单点的夯击次数要根据施工现场的试夯参数来进行最终确定。在夯击完成之后,应该确保最后两次夯击的沉降量控制在50mm以下,且该夯击点的周边区域中没有存在严重的隆起或者起锤困难的问题。(4)满夯:满夯锤印搭接面积应不小于1/2锤印。(5)夯点施工顺序:夯击施工的顺序应该自中心向两侧而逐渐延伸,同时还应该保证路基坡脚位置上布置一排夯点。

5强夯法施工技术要点

5.1施工准备

高速公路在开始建设施工的初期阶段中,应该深入到施工现场中进行地质条件的勘察确定,比如地表附着物、地质条件等因素,要选择使用科学合理的处理方法,从而可以消除各种不良因素的影响。如果在夯击的过程中因为震动过于剧烈,对周边建筑物造成严重的影响,这就需要在夯击施工周边区域设置多个监测点,可以通过设置减震沟的方式消除震动影响,还应该根据工程的需要设置必要的防护与排水设施等。

5.2原地面清表

将施工位置地表中的腐殖土全部清理干净,同时还需要对该地区的地基进行全面整平和碾压处理。根据设计方案中所给定的坐标进行具体位置的复测,同时应该组织技术人员进行测量放线,然后明确标注强夯施工位置,布置具体桩点,该工程主要是通过格子标注的方法来进行。根据施工工艺的要求,对于Ⅰ、Ⅱ级湿陷性黄土的位置,需要采用冲击碾压的方式,而针对Ⅲ级湿陷性黄土的位置应该在进行填方清表之后再开始强夯施工[5]。

5.3施工机具选配

根据施工需要,本次强夯施工主要利用的是具备脱钩装置的履带起重机来进行,根据需要,起重机械的额定起重能力至少应该为落锤质量的1.5~3倍。根据工程的需要配备了格构式门架支撑系统,避免在落锤的过程中出现机架倾覆的情况。所选择使用的夯锤重量应在80~400kN之间,本工程确定使用200kN铸钢夯锤。按照施工设计方案的要求,配置1台推土机来进行施工场地的平整处理。

5.4强夯施工步骤

(1)设备就位。应用灰格子来进行夯锤位置标定之后,使用起重机移动到具体的施工位置上并对准落锤的位置。(2)准确检测夯锤顶部标高尺寸,然后在测量夯击完成之后的沉降量数据。(3)强夯施工。根据试夯过程中所确定的技术参数开始进行强夯施工,通常都是应用跳跃式夯击施工的方法来进行,在一次夯击施工完成之后要立即开始下次夯击施工,从而可以保证其满足工期的需要。在施工中严格控制夯击点未知的偏差尺寸,同时还应该使用辅助装置与自动脱钩装置安装到起重臂杆的具体位置上,从而可以防止落锤机架倾斜。在夯击锤结构上设置两个排气孔,从而可保证在夯击过程中空气可以及时排出,为施工的顺利进行提供基础条件。强夯施工的过程中,应该利用水准检测沉降量。如果发现夯坑周边出现隆起的情况,应该进行具体参数的测量和记录。

6结语

强夯施工方法在进行施工方案确定时应该充分考虑到黄土的类型,进行深入的现场勘查分析之后才能确定夯击试验数据。强夯施工法实施阶段需要进行各项性能的监测,以分析其质量是否达标。在施工中对试验结果进行分析,确定夯击深度1m处的效果最佳,6m处并不具备明显的改善。经过性能检测之后发现,夯击处理完成之后路基承载性能得到了很大的提升,公路质量满足了安全性的需要。

参考文献:

[1]郝姝珍.湿陷性土质下的公路路基施工技术研究[J].黑龙江交通科技,2014(5):83.

[2]伊力亚尔•迪里夏提.湿陷性土质下的公路路基施工技术探析[J].交通标准化,2013(16):118-120.

[3]苏春良,夏海军.高速公路湿陷性黄土路基施工技术[J].江西建材,2011(4):230-232.

[4]来文森.临合高速湿陷性黄土路基填筑技术[J].公路交通科技•应用技术版,2015(6):31-32.

[5]高静.减少湿陷性黄土路基工后沉降的措施[J].山西建筑,2016(10):129-130.

作者:袁海鸿 单位:山西省公路局忻州分局

湿陷性土质环境下的路基施工技术责任编辑:张雨    阅读:人次
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