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来源：职称驿站所属分类：交通运输论文 发布时间：2012-08-02浏览：32次
摘要:本文结合作者实际施工经验，分析了某强力夯实法施工填筑方法及半填半挖施工工艺。通过强夯前后测试数据的对比,检验了强夯效果。
关键词:路基；强夯；施工工艺
近年来，随着西部大开发、公路大建设的步伐，我省高等级公路的建设，在设计与施工方面也取得了很大的进步；采用先进的勘察、测量手段为公路路基设计提供了可靠技术资料。路基作为公路的基本载体越来越受到人们的关注，其施工技术的高低直接影响着路基工程质量的优劣。
1工程概况
某高速公路施工图设计阶段对高填、深挖和陡坡路基进行专项地质勘查,对于稳定性分析和计算,采取相应有效、合理的工程处置措施及设计方案。根据沿线的自然条件、工程地质、水文地质条件,参照施工的成功经验,选择合理的路基横断面结构形式及边坡坡率,采取经济有效地强力夯实法和半填半挖衔接施工工艺等病害防治措施,防治或减缓各种不利因素对路基造成的下沉及滑坡等危害,确保具有整体强度的稳定性、耐久性以及路容的美观性,并尽量减少工程实施对沿线环境及自然景观造成的破坏。
2路基填筑施工设计
路基填方高度在大于12m的填方段落,设计采用强夯进行处理;路基填筑过程中,起夯面的位置为原地面开始、每填筑5m高时,进行一次强夯,直到路床高度后进行最后一次夯实。设计强夯为1600mPa,夯次数不小于10次,最后两次夯的路基沉降值不小于5cm。
填土高度大于12m的半填半挖填方路基,采用土工加筋铺设处理,与强夯一起在其路基底面铺设3层高强土工格栅,与强夯同步并在路床顶面铺设3层双向土工格栅,以减小差异沉降,增强路堤整体稳定性。
3路基高填深挖路基段落的选择
本标段桩号K0+000—K7+250,路线长度7.25km内,路线呈南北走向,双向四车道高速公路标准,设计速度80km/h,路基宽度24.5m,汽车荷载等级采用公路—Ⅰ级。高填深挖(半填半挖段)K3+610——k3+860—k4+000——K4+140段填筑最大高度大体分为3段,在12.5m—18.71m—23.03m——12.5m填筑高度内,路基进行现场勘查设计:为加固路基稳定,防治边坡失稳,进行强夯和铺设强力格栅处理。
4施工工艺流程:(如图1)
5施工准备
5.1路基填料取土场选择
强夯段路基填筑采用石方料填筑,按照路基本桩利用土和设计内的土石方调配表中的方量进行选择最近的开挖量,作为本段的路基填料。
5.2设备准备
5.2.1测量仪器:全站仪、经纬仪、水准仪、钢尺。
5.2.2夯锤:用钢板制作外壳,内部焊接骨架后灌注混凝土制成。夯锤底采用圆形,重量13.5t,并设2个排气孔,直径为2m。
5.2.3起重机械:选用50t的履带式起重机,以满足夯锤起吊重量和提升高度,并设安全装置,防止夯击时臂杆后仰。
5.2.4自动脱钩装置:要求有足够强度,起吊时不产生滑钩,脱钩灵活,能保持夯锤平稳下落,挂钩方便迅速。
5.2.5路基平整机械:装载机(ZW50)、压路机(自重18t)、挖掘机(小松230)、履带式推土机(ST230)、自卸车用作平整场地、回填、整平夯坑用。
5.3劳动力准备
场地平整过程中,主要是机械人员和测量人员为主,杂工辅助5人即可,用于清理场地、填前碾压、施工放样、撒白灰线。在进行强夯施工过程中,基本上都是以机械作业为主,杂工辅助。因此对劳动人员数量需求不是很大。单机单班劳动力如下:起重机司机1名,起重工1名,技术员2名其他人员2名。在进行格栅铺设时,主要是杂工人员集中铺设。
5.4技术准备
5.4.1研究工程地质报告,画强夯平面布置图。
5.4.2结合场区内的具体情况,编写强夯施工方案。
5.4.3对现场施工人员进行技术交底,专业工进行短期技术培训。
5.4.4进行测量基准交底、复测及验收工作。
5.5基底处理
查明施工段路基范围内地下构造物和管线的位置及标高,采取必要措施,防止因强夯施工造成损坏。修筑机械设备进出道路,排除地表水,施工区周边作排水沟以确保场地排水通畅防止积水。路基开工前,先对该路段进行精确放样,加密控制点和水准点,按照测量的原始记录绘制纵横向断面图,按照断面图进行现场实际放样,准确放出路基边线,确定路基清表范围。
施工前对基底要进行填前碾压处理,首先用推土机将地表植物的根系进行清除,树根用挖机进行挖出,每50m分段堆成堆,用自卸汽车运到弃土场弃掉。此段路基为山区地形,基底清理深度大致为20～30cm；清理完毕后,对路基进行整平用,压路机强震进行碾压,用沉降法进行检测路基压实度,沉降值小于等于2mm。整平路基表面后,开始强夯机就位;
5.6测量放线
开始强夯机就位前,进行测量放样定出控制轴线、强夯场地边线,标出夯点位置,并在不受强夯影响地点,设置若干个水准基点。用全站仪确定路基的设计边线,每20m设置中线、边桩位置后,进行第一遍主夯强夯点位的布置,用钉子定红布作为点位,明显便于找到。用全站仪根据坐标定位的对每个点位进行编号,测量出每个点位的夯前地面标高,作好记录,便于进行数据分析和检测依据。
6强夯实验施工
6.1强夯试验段确定
施工前应按设计初步确定的强夯参数在有代表性的场地上进行工艺性试夯试验。通过强夯前后测试数据的对比,检验强夯效果,确定有关工艺参数。本段选在K3+610——k3+710段,场地较为平整,填方高度为12m。基底为石方路基。
6.2施工参数确定
强夯施工参数根据本工程场地的地质条件和具体工程要求来确定。强夯施工前,在现场选取长度不小于50m的片区试夯,以确定相应的施工参数。主要参数有:单点夯击能、夯击遍数、夯击间隔时间、夯点布置及夯距夯锤起吊高度。
6.2.1单点夯击能:设计要求主夯与副夯采用1600kN•m,满夯。
6.2.2夯击次数:应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定,且同时满足下列条件:最后两击的平均夯沉量不大于50mm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。设计采用4击。夯击遍数采用主夯、副夯与满夯三遍。
第一遍:主夯,按规定间距,正方形布置;夯击点位置可根据基底平面形状,采用等边三角形布置。
第二遍:副夯,在各主夯点位中间穿插进行；第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。
第三遍:满夯,采用夯点间距4m,夯一遍即可。
6.2.3夯击间隔时间:对砂性土,由于其透水性能好,夯击时孔隙压力消散快,可连续夯击。对粘性土,需间隔2周左右才能连续夯击。此段为石方路基,可以连续夯击。
6.2.4夯点布置及夯距:根据设计图纸,夯击点按方形布置。第一遍的夯点间距要大,使得深层土得到加固,然后中间补插夯点。夯击点间距可取夯锤直径的1.2～2.2倍。此段设计夯点间距为4m。夯点平面布置见详图。夯击点布置与夯击点位置可根据基底平面形状,采用梅花形或正方形布置。
6.2.5夯锤高度计算。
6.2.5.1确定施工参数
机械设备的确定,强夯施工采用16t以上带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时,在臂杆端部设置辅助门架或采取其他安全措施,防止落锤时机架倾覆。夯锤锤重及夯锤底面面积根据设计文件要求的单击夯击能确定。夯锤底面采用圆形,对于粘性土、砂质土、碎石土,锤底面积为3～6㎡,对于淤泥及淤泥质砂等,锤底面积大于等于6㎡。
夯锤中对称设置若干个上下贯通的气孔。自动脱钩采用开钩法或用付卷筒开钩。
6.2.5.2夯锤落距确定,锤重按下式初步确定:影响深度=系数×(锤重×落距)1/2,落距根据单击夯击能和锤重确定,即锤重(kN)×落距(m)=单击夯击能(kN•m)设计单击夯击能为1600kN.m时,表面为填石土层,有效加固深度取5m计算。根据公式H=0.5√(H为加固深度,h为落锤高度,M为落锤重量)计算可知理论落锤高度为
h=10(2H)2/M=10×(2×5)2/(10×10)=10m
以上参数在实际施工中应结合设计图纸和试夯情况作适当调整以满足工程所需。
6.2.5.3夯击遍数的确定,夯击遍数设计为3遍,具体工程根据消除黄土地基湿陷性的要求,以试验结果确定。一般第Ⅰ遍隔1点跳夯,第Ⅱ遍补第Ⅰ遍空隙,点夯完成后,最后第Ⅲ遍以低能量满夯,达到锤印彼此搭接。
6.2.5.4夯击次数确定,强夯施工每一遍内各个夯点的夯击次数,按现场试夯得到的夯击次数(一般为5～15次)与夯沉量关系曲线确定,并同时满足：单击夯击能小于1600kN•m时,最后两击的平均夯沉量不大于50mm,当单击能量大于1600kN•m时,最后两击的平均夯沉量不大于100mm；夯坑周围地面不发生过大的隆起;不因夯坑过深而使起锤困难这三个条件,且以使土体竖向压缩最大而侧向位移最小为原则。每个夯击点安排专人检查和记录击数,保证强夯质量。
6.2.5.5强夯数据分析,待试夯结束后的规定时间段内,对试夯场地进行检测,并与夯击前测试的数据进行对比,检验强夯效果,确定工程采用的各项强夯参数,选取合理的机械设备和质量控制方案。通过对K3+620、K3+630两个断面中的3个点进行数据统计分析,强夯连续在第5次时,连续两次的沉降值变化在5cm左右(±2cm);到第7次以后,连续两次的沉降值变化在2cm左右(±1cm),累计沉降值为35cm(±3cm).因此可以得出单点夯击能、夯击遍数、夯击间隔时间、夯点布置及夯距夯锤起吊高度。
7强夯施工
7.1施工工艺流程图
强夯施工工艺流程图
7.2强夯施工操作方法
7.2.1清理并平整施工场地。
7.2.2标设第一遍强夯点位置,并测量原地面高程。
7.2.3起重机就位,使夯锤中心对准夯点位置,测量夯前锤顶标高。
7.2.4将夯锤起吊到预定高度,开启脱钩装置,待夯锤脱钩自由下落后,放下
吊勾钩,测量夯锤顶高程,若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑底整平,
计算每击沉降量。
7.2.5重复步骤4按设计规定的夯击资料及控制标准,完成一个夯点的夯击。
7.2.6换夯点,重复(3)-(5)完成第一遍全部夯点的夯击。
7.2.7依次完成主夯、副夯及满夯.主夯,按照布设的夯击点依次进行,对夯击点依次夯击完成为第一遍强夯施工。在第一遍强夯完成后,用装载机、自卸车依次从起夯的断面开始,对夯点用同种材料的石质材料进行回填,用压路机碾压两遍后进行测量布置夯击点位置及水准测量。副夯,在填充好的路基上进行副夯,各主夯点位中间穿插进行;第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。全部夯完后,用装载机、自卸车依次从起夯的断面开始,对夯点用同种材料的石质材料进行回填,用压路机碾压两遍后进行测量布置夯击点位置及水准测量。满夯,第三遍在平整后的路基上,采用夯点间距4m,强夯起吊次数一遍即可。用装载机与自卸车、推土机配合将夯坑填平,压路机碾压两遍后,并测量场地高程.
7.2.8在规定的间隔时间后,按上述步骤依次完成全部夯击遍数,最后用低能量满夯,将场地表层松土夯实,并测量夯后场地高程。
7.3强夯施工注意事项
7.3.1强夯施工场地应平整并能承受夯击机械荷载,施工前必须清除所有地下障碍物和地下管线。
7.3.2强夯起重机械必须符合夯锤起吊重量和提升高度的要求,并设置安全装置,防止夯击时起重机臂杆在突然卸重时发生后倾和减少臂杆的振动。安全装置采用在臂杆的顶部用两根钢丝绳锚系到起重机前方的推土机上,不进行强夯施工时,推土机可作平整场地用。
7.3.3强夯施工,必须严格按照试验确定的技术参数进行控制,夯击深度用水准仪测量控制。
7.3.4每夯击一遍后,应测量场地平均下沉量,然后用土石把夯坑整平,方可进行下一遍夯击,施工平均下沉量必须符合设计要求。
7.3.5强夯时,首先检测夯锤是否处于中心,若有偏心时,应采取在锤边焊钢板或增减混凝土等办法使其平衡,防止夯坑倾斜。
7.3.6夯击时,落锤应保持平稳,夯位正确,如错位或夯坑倾斜过大,应及时用石料将夯坑填平,予以补夯方可进行下一道工序。
7.3.7强夯时,会对地基及周围建筑物产生一定的振动,夯击点应距现有建筑物200m以上。
7.3.8起吊夯锤保持匀速,不得高空长时间停留,严禁急升猛降防锤脱落。停止作业时,将夯锤落至地面。夯锤起吊后,臂杆和夯锤下及附近15m范围内严禁站人。
7.3.9当桥台附近,涵洞附近需进行强夯时,可先进行路基范围的强夯后,再施工桥台、涵洞。
7.3.10干燥天气进行强夯时宜洒水降尘。当风力大于5级时,应停止强夯作业,以防机械倾倒,保证安全。
8铺设高强土工格栅
8.1格栅施工
强夯后,平整场地后,填挖交界处进行反方向挖台阶,台阶宽度不小于2m,内坡度为3%。在其路堤中铺设2～3层高强土工格栅,并在路床顶面铺设二层双向土工格栅,以减小差异沉降,增强路堤整体稳定性。按照以上施工工序,每5m进行一次强夯后,铺设一层高强土工格栅。
8.2施工注意事项
8.2.1土工格栅加固适用于路基半填半挖地段,填筑高度大于12米的地段；
8.2.2铺设土工格栅时,两端必须拉平,并用桩(钉)固定,每幅重叠30cm,用尼龙绳制成之字形连接,锚钉沿路线方向每隔3m布设一个；
8.2.3土工格栅的规格为50-50双向,土工格栅的宽幅不小于6m,延伸率≤10%时的纵、横向抗拉强度≥50Kn/m;
8.2.4铺设土工格栅的土层表面必须平整,表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物;在据土工格栅层8cm以内的路基填料,其粒径不得大于6cm；
8.2.5土工格栅铺设后,应及时填料,以避免其受到阳光过长时间的直接暴晒,间隔时间不得超过48小时。
9结语
通过此段的实验总结,采用1600kN的锤,每次起夯高度为10m。连续夯第7次时,达到5cm沉降；连续每5m强夯1次,路基夯完后进行土工格栅铺设,对路基下沉和填挖衔接处的咬合。起到了加固作用,保证路基防滑坡。
参考文献：
[1]张凤艳．公路工程路基施工技术[J]．黑龙江科技信息,2007,(17)
[2]王义．黄土公路路基施工技术浅析[J]．山西建筑,2007,(17)
《浅析路基强夯施工工艺》
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文章名称： 浅析路基强夯施工工艺
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