強夯法處理嚴寒地區(qū)濕陷性黃土試驗與

強夯法處理嚴寒地區(qū)濕陷性黃土試驗與研究引言濕陷性黃土在我國分布很廣，總面積達63萬km2。濕陷性黃土泛指飽和的、結構不穩(wěn)定的黃色土，在自重壓力或自重壓力與附加壓力作用下，受水浸濕后，土的結構迅速破壞，發(fā)生顯著下沉的現(xiàn)象。它的這種特性，會嚴重影響結構物的安全和使用。本文在參照國內(nèi)外相關研究成果的基礎上，研究了通過強夯法處理嚴寒地區(qū)濕陷性黃土后，根據(jù)監(jiān)測土體的分層沉降、地表沉降、測斜、孔隙水壓力等結果，得出合理的強夯參數(shù)。1工程概況xx至xx高速公路經(jīng)過地區(qū)大部分為濕陷性黃土。為確保路基橋涵施工質量，為處理濕陷性黃土提供試驗依據(jù)，阜朝高速公路建設指揮部于2005年末和2006年初分別在22、28標段選取了三個試驗段進行研究。我們作為施工單位參加了現(xiàn)場的實際操作和研究：我們所處標段主要采用強夯法處理濕陷性黃土。2試驗原理強夯法又名動力固結方式或動力擠密法，就是利用起重機械將重錘（>2t）吊至一定高度（>4m），使其自由下落，利用重錘下落的沖擊能來夯實地基淺層土體，給地基以強大沖擊能量。經(jīng)過重錘的反復夯擊，迫使土體孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，使孔隙水和氣體逸出，并使土粒重新排列，經(jīng)時效壓縮達到固結，使地表面形成一層較為均勻的硬殼層，從而達到提高地基表層土體強度，減少地基沉降的目的。3擊實儀器夯擊采用儀器為履帶式起重機和夯錘。一般采用起重能力15t以上的履帶式起重機，起重高度大多在10～14m。夯錘采用鋼材制作，夯錘底面為圓形。錘底面積宜根據(jù)土質確定，錘徑一般2m左右，底面積3—4m2;錘重在10—20t之間，錘底靜壓力值25—40kPa。4強夯實驗結果4.1地表沉降監(jiān)測取軟土較薄的粘土路段進行分析，其沉降過程線呈現(xiàn)單一走向曲線（圖1）。從圖中可看出：第Ⅰ階段為路堤填筑期，隨著填土荷載加大，沉降速率較大，觀測頻率應大一些。一般每填筑1～2層或7～10d觀測一次。第Ⅱ階段為預壓期，該階段沉降的特點，先是發(fā)生大的沉降，經(jīng)轉折點T后很快趨于緩和，因此預壓期的觀測頻率為每7～10d觀測一次，路堤填筑完成以后每個月觀測1～2次。第Ⅲ階段為路面施工期，分底基層、基層和油面層三期施工。圖1按雙曲線推求下沉模式4.2土中水壓力測試孔隙水壓力測試采用鋼弦式孔隙水壓力儀。孔隙水壓力與鋼弦頻率有如下關系：u=K(f0－f1)式中：u—孔隙水壓力，kPa；古K嘗—康系數(shù)，由志室內(nèi)率定鑒；咸f剛0小—雞零壓力下挪鋼弦的自其振頻率悔，塊H眾z百；未f謊1掏—晴某時刻壓腦力下鋼弦兄的自振頻畫率皇，婆H居z強。耳（事1癥）夯擊數(shù)釀的確定連根據(jù)現(xiàn)場段的實際數(shù)朗據(jù)繪出了恐一組強夯寇處理中夯賺沉量隨夯監(jiān)擊數(shù)變化濟的曲害線沿(捎圖洞2慘)緞。由姥圖哪2懸可見，按過總夯沉量倚控制施工渣，則一般鑰每個夯點券需強軋夯違8膚擊即可達餡到要求。監(jiān)圖濁2鋸澆原地基強走夯丈3符個夯位下勿沉量的測始試結果膝關于錘位銳總夯擊次棒數(shù)，是與頁預定改良刑深度密切格相關的，絕根據(jù)濕陷璃性黃土的虹特性可知哄，在基礎臨影響深度先范圍內(nèi)的規(guī)濕陷量，剝約占總濕飄陷量矩的地70溪%椒～孔80份%恭，根據(jù)工扁程需要，鋒取略深于磨基礎的影羽響深添度閃3.但5浸～羊4.0網(wǎng)m仍作為地基棋改良深度潔的目標值搖。依據(jù)文量獻介紹，值對不同性鑄質的土壤廣，所需的融打擊能慚量疑E處是不同的玉：瞎對雜填土斬：測E=80塑0KN·肢m柏；摔對粘性土哥：齒E=50院0我～倒600K若N·邁m參。蓬依下式粗慎略估算所附需的打擊秒次數(shù)慎：蘆式中：田E休—惱單位土體軟所需的打劉擊能量唯（掉kN·躲m耍）；舅S陵—匙錘底面積稱（竟m支2謙）；走d洽—霞地基改良潔深度目標聞值染（聯(lián)m牧）；貢W昆—燒夯錘重量拆（共t磁）；貸H蹦—寧落錘高度謹（胃m站）。舍以博E=50笛0KN·濟m雨，堅S=4m辭2商，傅d=4嚴m(xù)握，男W=10澡t遙，賄H=10爺m禽代入上式扯：則：背N=8旺(思擊其)次將擊數(shù)與露測得的壓蓮實度數(shù)據(jù)絲統(tǒng)計成如互下表，可淘見，劣按急6欺擊強夯壓差實，平均啄壓實度大穩(wěn)于捧9門0沿％；若封按周8半擊強夯壓霜實，則整緒體土層的望壓實度均墾大逢于膜9賊0扁％；弱按色1崖0胖擊強夯壓焰實，壓實退度觀較碎8喘擊情況增腰加不明顯廳，平均夯鳳沉量的變暫化不大。旬表蒼1擦理強夯后的捎壓實度測所試結果勢擊數(shù)著測點號剛平均壓實仙度厭1凳2眨3輛4劃88.7襲87.6癢89.3志88.5塘6水91.2膊89.6宋90.5脾90.4妄8才92.4周93.1絞92.8扛93童10稅93.1招93.4爸93.5拜93.3富（永2燥）路基的談沉降觀測未結果互根據(jù)收表麻2驅中的路基遍頂面的沉凍降觀測結江果。可看確出，對地咱基強夯處速理后，路容基的工后探沉降很少響，可滿足逐路面對路粗基不均勻朝沉降的要情求。易表刮2留軟試驗段路鋼基頂面的怨累積沉降管觀測結果跌觀測點紗時題桿秩間雅2006志-04-弦08雞2006伯-06-閃26緞2006陶-11-功15偉2006德-12-役10擱1孤0.0浩2.1大2.6懼2.7飾2煤0.0哈0.1隔0.9客1.1蒙3紅0.0蒸-1.6況0.2腔0.5慚4故0.0陷-1.4生0.9纏1.0混5承0.0跑5.3皺6.7曠6.7廁（碼3徹）孔隙水傷壓力隨深絲度變化分妨析守器夯重后預10憤d評的孔隙水訪壓力隨深狐度變化曲亮線見鞭圖標3奇。強夯在位素填土附晝近的孔隙裁水壓增量爆較小，在期濕陷性黃碑土中孔隙箏水壓力急勒劇增長。圣圖牲3健界孔隙水壓清力隨深度互變化曲線溫規(guī)律為上梯面濕陷性趣黃土增長往幅值大，諒下面增長瞞幅值小。欺深四度團5.昏0橋～害8.0僑m訪，孔隙水壞壓力增量晌幅值較大紙，完8.0袖m赴以下孔隙點水壓力增新量幅值減自小。單點衡夯擊時，孕對易1000互KN·殺m請的能量，咱其最有效孟的加固深族度洞為贈8.0咸m貸左右，可挑以判斷，夾其有效加拆固深度皇為捕5壯～炕8.5爸m沸。翅（納4歸）孔隙水屋壓力與強屋夯擊次之彈間的分當析禁譯從孔隙水錢壓力增量以與強夯擊鴉次關系曲屯線盜圖掘4帥可以看出備，第一擊熱時孔隙水柜壓力增量岡很大，第年二擊至第鄙八擊孔隙鴨水壓力增希量幅值較燦大，第八謝擊至第十蠻擊，孔隙比水壓力相灣應增量明芒顯減少，啄趨于恒定脈值。搶因此，最駐為合理的三強夯擊數(shù)存為八擊。悅圖盯4啊濱強夯時孔聞隙水壓力續(xù)增量與強粗夯擊次關靜系曲線脊（刑4燒）孔隙水彼壓力與距座離關肌系剛宋將同一深穩(wěn)度（或深闊度相近）包的測點孔某隙水壓力驚和夯點距券離作孔壓皂隨距離的墊變化關系獄曲線，如榨圖鬼5址所示。據(jù)餅此曲線可啊以推斷夯腸點間距選低擇蠶4m×4波m蘭是較為合孩適的。士圖批5固宰強夯時孔爸隙水壓力拍與距離關巧系曲線關（勻5囑）孔隙水淋壓力消散陣規(guī)律分戚析樓卻圖附6太奮測點孔隙秋水壓力增戶長及消散膜曲線吊從測頭埋票深瞇7.5堪m蠟的孔隙水榨壓力增長獨及消散隨括時間的變別化曲線（傍圖絞6起）來看，郊夯擊時，尾孔隙水壓瘡力急劇上打升倍至喂249K禍P暴a夢。停止夯盼擊，孔隙目水壓力立享即出現(xiàn)消險散，且消各散速度快附，彎僅濤3哨d心孔隙水壓灘力消散譽至歷50KP棒a賤。據(jù)各測歐頭孔隙水設壓力消散懲比率，強療夯后孔隙忙水壓力消該散悼8店5噴％以上需他要鞠11王d誤時間。哲（堂6慰）試驗段赴路基頂面翅靜力觸探太結果黃對處理后逼的路基進嗚行靜力觸朋探試驗，丈根據(jù)試驗麥數(shù)據(jù)繪制叔靜力觸探還曲線?；驁D直7腦繪出了試罵驗段路基顏強夯前后這的靜力觸埋探曲線，習結果表明養(yǎng)，強夯后杏黃土層的欲靜力觸探狀值超青過鄭10MP恨a程，土層的籠強度較高屯。袋(a蹄)俊夯份前巨核橋鐘怎酷道紐販祥(b拉)命夯后私府袖館圖屈7訪譽夯擊前后飽的靜力觸況探曲線不（垂7虎）地基土館物理力學立性質檢測就取土深度車含水量獎天然容重邊干容重其孔隙比覺飽和度訴壓縮系數(shù)喬濕陷系數(shù)屑夯前升夯后溪夯前豬夯后罰夯前月夯后坑夯前茄夯后是夯前研夯后罩夯前巖夯后根夯前堅夯后激0.3咬12拔10.6拋14多19.6劉12.5訂17.7沸1.16拿0.52斬4馬28隱55蠟0.19帖0.02乖0.12命2才0.00亮04耕1.0倉14.9宇14.3殲14.4蠅18.9鄉(xiāng)12.5潛16.5般1.15碑0.63撿35角61箭0.63酷0.08龜0.08樣0.00悄2公1.5切15.7晶18永15.6購0.74絲67包0.08萌0.00伶1卵2.0唱19領16.7揚14藍18.1櫻11.8汁15.5跟1.29慧5恰0.74踐1勾40添61結1.00詞0.10退0.07嗚5雖0.00紋1成2.5肢15.1躍16.5滲14.2板0.88饑3武46輪0.08淚0.00埋3脊3.0墊14.6撞15.3鼻14.2墾16.4燒12.4縱14.2俗1.17呈9徒0.89千8眾33女46仆1.05哄0.14派0.07刑9哄0.00附3促3.5藍16.8傅15.7鎖13.4鞏1.17倡9素1.00陳9稿45航1.05雁0.32哨0.07冠9濃0.00潔8連4.0腎18.4夏16.3掃14.5尋14.7撇12.4蹈12.6勿1.21川3搖1.13陳6潛41乖39袍0.14飯0.92喘0.06糕1跨0.07個5布4.5誦20循14.5疼16.7撥12.4鑄13.9由1.21園3軟0.94筍41嶄57厚0.14井0.16雖0.06疾1扛0.00喂2丑表飄3腐嶄強夯前后寄土樣的物繞理力學性擇質比較妻強夯后，攀對強夯試領驗地基進卸行地基土佩物理力學庸性質檢測亦，采用了忌室內(nèi)土工介試驗及現(xiàn)煎場原位標思準貫入和裂重型涂（湯Ⅱ壇）動力觸碗探試驗。閉由泳表寬3天對比可以載看出，夯帶后土的物況理力學及支濕陷性指禿標均有較樹大的變化圾，尤其夯素后務0技～必3.5腸m悔范圍內(nèi)土煙的指標都役有明顯改烈善。失天然容重露由婚1廚4災～間14.4指KN/m優(yōu)3找增加茅到尾15.蛾7鏡～壤19.6蜘KN/瞞m些3博，提別高槳20恨%符左右；曠干容重翅由匯11.泛8先～釀12.5愈KN/廢m腦3火增加臟到稅13.表4善～賢17.7似KN/臉m3扎,習提唐高叉25襪%生左右；杏孔隙比潛由茶1.1翁6問～浙1.2睬9豬壓縮小沙為萬0.52式1等～顆1.00伐9;馳壓縮系數(shù)償由幕0.1詳9順～戴1.05圈MPa-峰1雷減小炊到簽0.00策0穴4桂～施0.00戴3氏，均小躬于尊0.01異5膀,直消除了濕樸陷。他夯擊離夯霸錘底面較櫻近的土層啞由于吸收云夯擊能量芒較大，在瀉錘底下形侄成一說個題1.畜0豎～從1.5大m拌厚的硬殼閘層，該層許堅硬，用亡鍬挖掘較克難，形成刻良好的持爭力層和隔孫水層，證顏實了前面角所計算的白結論，能塊很好的消校除黃土的續(xù)濕陷性。血黃土強度宰增長變緩暈與孔隙水士壓力未充胸分消散有讀關，隨著踏孔隙水壓徒力消散，嗓其強度還假會有所改群善。豈5盾獲強夯地基觸滿夯后檢坦測結果俱完成滿醋夯詞15蝦d剃后對強夯腿路基進行默夯后檢測坦。檢測采掀用了室內(nèi)塊土工試驗剃、標準貫嶄入試驗及俯荷載試驗金等。主要忘實驗結果剖統(tǒng)計如下售表所示。齒表輩4發(fā)益強夯滿夯明后檢測結優(yōu)果逆土的性質泳區(qū)域范圍騙天然含水獄量駱(尼%)源天然重旗度竹(琴KN/m侵3趁)掠孔隙比腳壓縮模派量瞧(閱MPa)辮靜力載荷相試驗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