淺議高速公路路基的強夯加固模式
2015-06-30
隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展，對高速公路建設的要求越來越高，同時，高速公路上行使車輛的增加以及負重的增加，對路基的建設以及強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，滲水能力差和壓實效果不理想等情況，因此，運用強夯法處理高速公路路基建設中的濕陷性黃土、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)，進行強夯試驗，然后進行強夯效果評價。不斷完善高速公路路基的強夯加固模式，為促進高速公路建設的發(fā)展提供動力。
一、強夯法的含義和基本特點
強夯法，是將100～400kN的重錘，從6~40m的高處自由落下，對地基造成沖擊能和振動，夯實壓緊地基。在處理高速公路地基常見狀況時，強夯法的顯著優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。強夯法的加固效果很明顯，強夯降低了地基土體的壓縮性，提高了地基的強度。同時其加固影響深度可以達到6～10m。強夯法的施工設備很簡單，操作也十分便捷，施工工藝簡易，可操作性很強，對不同土質(zhì)的適用性也比較強。因為施工的速度和效率都比較高，因此可以縮短工期，降低成本，不僅加強了地基建設的質(zhì)量，也帶來了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。施工時噪聲和振動比較大，這是強夯法的不足之處，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，再加之土體性質(zhì)的復雜性和多樣性，在強夯的作用下，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夯加固模式。在實際應用過程中，也需要根據(jù)實際需要和具體情況，采取相應的治理措施。
(1)圓柱體加固模式
強夯對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，而強夯引起的公路地基的土體側向位移是比較小的。通過對某高速公路路段地基的強夯效果狀況進行檢測和分析，我們假定夯坑的周邊隆起的部分很小，同時忽略夯坑下，土柱的側向變形量，在這種情形下，強夯的狀態(tài)為圓柱體，使強夯加固地基的圓柱體加固模式有了進一步的簡化和完善。
(2)橢圓體加固模式
在處理濕陷性黃土地基時，適宜采用橢圓體加固模式。在強夯沖擊作用下，土體發(fā)生形變和動力響應，通過對土體中的分區(qū)所發(fā)生的位移、形變的特點及變化過程，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。對于濕陷性黃土地基，運用這種“橢球體”加固模式能更好地達到壓緊、加固地基的效果。
通過對某一高速公路路段強夯處理地基狀況的分析，以及對檢測數(shù)據(jù)和效果評價的基礎上，進一步確定強夯加固區(qū)的形狀、特點，作出了呈橢球形的強夯加固模式圖，進行地基的填土或其他松軟土體的強夯加固。
三、路基的強夯加固法的機理
按照強夯地基產(chǎn)生的沖擊波在土體中的傳播規(guī)律和對上作用的特性，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，此時對地基上的加固作用就已經(jīng)基本消失了，它的豎向分層會使表層土體松動。體波是從夯擊點出發(fā)，沿著一個半球波的陣面徑向傳播，到達地基深處?？梢怨探Y、壓密地基，對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。
強夯會在地基中形成三個性質(zhì)不同的分區(qū)，即地基表層松動區(qū)，加固區(qū)和彈性區(qū)。當松動區(qū)下的土體在體波的作用下，會壓密上體，使上體沉降，這樣固結了地基就形成了“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，因此對地基就沒有壓緊和夯實作用了，因此，這部分區(qū)域被稱作“彈性區(qū)”。
強夯法在夯實高速公路地基方面效果非常顯著且易于操作和實踐，通過對很多工程試驗結果的研究表明，強夯后盾公路地基因土體的力學性質(zhì)得到很好地改善而十分堅固，工程質(zhì)量顯著提高。
四、試夯與施工工藝
（一）確定試驗區(qū)
進行試夯前，要先確定試驗區(qū)域。這些實驗區(qū)最好都具有代表性，數(shù)量根據(jù)建筑場地的復雜程度、建設規(guī)模及建筑類型來確定，這樣會使試夯更具可行性，對試夯的檢測效果也會更加理想。
通過試夯，來確定強夯機械的使用情況，包括夯錘的質(zhì)量，以及在每個階段或每個區(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度，進而更好地完成地基強夯工作，提高工作質(zhì)量和工作效率。
?。ǘC械配備及施工
填土區(qū)的厚度一般確定為8～10m，從基礎底標高起夯，考慮基礎埋深問題，基礎底面標高至少一2米，實際強夯最大加固深度在7m左右。機械配備和施工步驟如下：整個工程的強夯確定為四遍。其中第一遍和第二遍為點夯，夯點與夯點之間的距離應保持在3～4m；第二遍的夯擊點，最好穿插分布在第一遍的夯擊點之間。第一遍和第二遍一般夯擊7~10次。第三遍也為點夯，夯點間距變?yōu)?～5m，夯擊點布置在第一遍和第二遍的夯擊點之間，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，進行強夯加固施工。把強夯區(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，另外在強夯加固前要做好表土的清理工作。
在試夯階段，強夯施工主要選擇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，采用錘重l 8t，從5.6m高度落下，夯擊能量為l000kN．m。夯錘底面要設置通氣孔。
結語：高速公路路基的強夯加固模式的研究，對強夯加固技術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雜性和特殊性，簡述了各種不同的高速公路路基的強夯加固模式，針對地域性特點，采取不同的強夯加固模式。針對公路地基土體在沖擊負荷作用下形變以及發(fā)生位移的情況和規(guī)律，來選取強夯的配備以及施工方案，并且進行現(xiàn)場試夯及效果檢測，不斷完善高速公路路基的強夯加固模式。加強高速公路路基建設，提高高速公路工程的質(zhì)量，不斷促進我國公路事業(yè)的發(fā)展。
