強(qiáng)夯法處理嚴(yán)寒地區(qū)濕陷性黃土試驗(yàn)與

強(qiáng)夯法處理嚴(yán)寒地區(qū)濕陷性黃土試驗(yàn)與研究引言濕陷性黃土在我國(guó)分布很廣，總面積達(dá)63萬(wàn)km2。濕陷性黃土泛指飽和的、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)迅速破壞，發(fā)生顯著下沉的現(xiàn)象。它的這種特性，會(huì)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的安全和使用。本文在參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，研究了通過強(qiáng)夯法處理嚴(yán)寒地區(qū)濕陷性黃土后，根據(jù)監(jiān)測(cè)土體的分層沉降、地表沉降、測(cè)斜、孔隙水壓力等結(jié)果，得出合理的強(qiáng)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(zhì)量，為處理濕陷性黃土提供試驗(yàn)依據(jù)，阜朝高速公路建設(shè)指揮部于2005年末和2006年初分別在22、28標(biāo)段選取了三個(gè)試驗(yàn)段進(jìn)行研究。我們作為施工單位參加了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作和研究：我們所處標(biāo)段主要采用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土。2試驗(yàn)原理強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)方式或動(dòng)力擠密法，就是利用起重機(jī)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(lái)夯實(shí)地基淺層土體，給地基以強(qiáng)大沖擊能量。經(jīng)過重錘的反復(fù)夯擊，迫使土體孔隙壓縮，土體局部液化，在夯擊點(diǎn)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(shí)效壓縮達(dá)到固結(jié)，使地表面形成一層較為均勻的硬殼層，從而達(dá)到提高地基表層土體強(qiáng)度，減少地基沉降的目的。3擊實(shí)儀器夯擊采用儀器為履帶式起重機(jī)和夯錘。一般采用起重能力15t以上的履帶式起重機(jī)，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(zhì)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(qiáng)夯實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1地表沉降監(jiān)測(cè)取軟土較薄的粘土路段進(jìn)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(cè)頻率應(yīng)大一些。一般每填筑1～2層或7～10d觀測(cè)一次。第Ⅱ階段為預(yù)壓期，該階段沉降的特點(diǎn)，先是發(fā)生大的沉降，經(jīng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)T后很快趨于緩和，因此預(yù)壓期的觀測(cè)頻率為每7～10d觀測(cè)一次，路堤填筑完成以后每個(gè)月觀測(cè)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。欲圖悲1往撐按雙曲線推求托下沉模式旅4.2傳家土中水壓力測(cè)存試?guó)澘紫端畨毫y(cè)撿試采用鋼弦式脆孔隙水壓力儀丹。孔隙水壓力籌與鋼弦頻率有春如下關(guān)系：渣u址=K(f0頌－帥f1)樹闊夕憤式中：霉u胖—余孔隙水壓力偉，萬(wàn)kP悅a耕；柳K旁—然系數(shù)，由室內(nèi)喇率定；水f房0枕—泡零壓力下鋼弦拍的自振頻率驚，隱H蠶z書；久f議1豬—帆某時(shí)刻壓力下淘鋼弦的自振頻暢率趁，荒H替z繳。膝傅（皮1纏）夯擊數(shù)的確階定獲根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)零際數(shù)據(jù)繪出了亦一組強(qiáng)夯處理壇中夯沉量隨夯粗擊數(shù)變化的曲勻線盆(低圖帥2伍)怨。由爺圖泊2隊(duì)可見，按總夯唐沉量控制施工菌，則一般每個(gè)燒夯點(diǎn)需強(qiáng)飼夯磨8您擊即可達(dá)到要在求。第圖撲2賠琴原地基強(qiáng)嘉夯魚3姥個(gè)夯位下沉量糧的測(cè)試結(jié)果廁關(guān)于錘位總夯捐擊次數(shù)，是與像預(yù)定改良深度簡(jiǎn)密切相關(guān)的，咬根據(jù)濕陷性黃逗土的特性可知后，在基礎(chǔ)影響否深度范圍內(nèi)的束濕陷量，約占呀總濕陷量猛的穗70龜%尺～護(hù)80微%祥，根據(jù)工程需陰要，取略深于釘基礎(chǔ)的影響深忘度昌3.賺5抱～壟4堤.0m撐作為地基改良組深度的目標(biāo)值哨。依據(jù)文獻(xiàn)介傾紹，對(duì)不同性凳質(zhì)的土壤，所荒需的打擊能舌量伯E皺是不同的：閱對(duì)雜填土奪：晚E=800K昂N·撇m聯(lián)；恰對(duì)粘性土涌：語(yǔ)E=50渣0挺～暑600KN·倍m殿。模依下式粗略估匆算所需的打擊銅次數(shù)奪：免式中：徑E略—壽單位土體所需孟的打擊能量條（巖kN·悅m屢）；荷S寇—柱錘底面積稠（厚m謝2幫）；攏d呆—灑地基改良深度香目標(biāo)值慈（例m惡）；耽W堂—漠夯錘重量扁（界t毒）；餐H雁—援落錘高度茫（糧m盛）。濾以蝴E=500K業(yè)N·掌m偵，繞S=蘋4m2葡，臨d=佛4m姓，俗W=10辣t脊，怕H=掠10m豬代入上式：則：N=8(擊)皇將擊數(shù)與測(cè)得墻的壓實(shí)度數(shù)據(jù)美統(tǒng)計(jì)成如下表霞，可見，曲按寬6緩擊強(qiáng)夯壓實(shí)，糕平均壓實(shí)度大半于警9德0竟％；若會(huì)按數(shù)8天擊強(qiáng)夯壓實(shí)，骨則整體土層的甩壓實(shí)度均大菊于兔9宮0描％；過按須1首0獵擊強(qiáng)夯壓實(shí)，簽壓實(shí)度坊較首8展擊情況增加不蠶明顯，平均夯拋沉量的變化不連大。除表找1壤強(qiáng)夯后的壓實(shí)淋度測(cè)試結(jié)果

習(xí)擊數(shù)揀測(cè)點(diǎn)號(hào)敞平均壓實(shí)度估1漁2狼3執(zhí)4他88.7仙87.6評(píng)89.3牲88.5透6福91.2疾89.6丟90.5駛90.4竹8率92.4辱93.1箱92.8枯93板10思93.1救93.4柏93.5徒93.3炮（砍2戲）張路基的沉降觀護(hù)測(cè)結(jié)果芽根據(jù)言表仿2雅中問的揪路基頂面的沉像降觀測(cè)結(jié)果。面可看出離，對(duì)地基強(qiáng)夯股處理后，路基貌的工后沉降很桃少，靈可顫滿足路面對(duì)路河基不均勻沉降纏的要求。蓋表絕2理試驗(yàn)段路基頂菌面的累積沉降厚觀測(cè)結(jié)果辜觀測(cè)點(diǎn)涼時(shí)浸景繁間劑2006-0尼4-08根2006-0改6-26雁2006-1懸1-15側(cè)2006-1曬2-10立1揀0.0荷2.1蟲2.6核2.7啄2震0.0畫0.1哪0.9梯1.1副3恰0.0幟-1.6叼0.2卵0.5徹4推0.0寒-1.4印0.9喂1.0扣5摸0.0夸5.3社6.7貫6.7神（滴3胸）孔隙水壓力致隨深度變化分土析漸狂夯顆后府10鏈d灌的孔隙水壓力怠隨深度變化曲羨線見圖疲3細(xì)。強(qiáng)夯在素填番土附近的孔隙關(guān)水壓增量較小暖，在濕陷性黃邁土中孔隙水壓慶力急劇增長(zhǎng)。震圖擔(dān)3邪癥音孔隙水壓力隨盆深度變化曲線旱規(guī)律為上面濕甜陷性黃土增長(zhǎng)霞幅值大，下面縱增長(zhǎng)幅值小。棟深釣度志5.材0完～隱8補(bǔ).0m悅，孔隙水壓力芬增量幅值較大您，林8.0m剛以下孔隙水壓慣力增量幅值減蕉小。單點(diǎn)夯擊晨時(shí)，破對(duì)俘1000KN扶·爸m兼的能量，其最剝有效的加固深刻度為炎8.0m偽左右，可以判輩斷，其有效加粱固深度閥為秤5績(jī)～拌8漆.5m溫。襪（緩4剃）孔隙水壓力靈與強(qiáng)夯擊次之捐間的分召析答敵從孔隙水壓力款增量與強(qiáng)夯擊抹次關(guān)系曲線圖市4外可以看出，第抓一擊時(shí)孔隙水侮壓力增量很大喉，第二擊至第撈八擊孔隙水壓講力增量幅值較竭大，第八擊至疑第十擊，孔隙巾水壓力相應(yīng)增勸量明顯減少，惱趨于恒定值。懼因此匠，最為合理的曉強(qiáng)夯擊數(shù)為八先擊。劈圖誼4窄咐凳強(qiáng)夯時(shí)孔隙水手壓力增量與強(qiáng)蜜夯擊次關(guān)系曲綁線際（坑4濤）孔隙水壓力再與距離關(guān)蝦系接么將同一深度（符或深度相近）元的測(cè)點(diǎn)孔隙水址壓力和夯點(diǎn)距關(guān)離作孔壓隨距淋離的變化關(guān)系返曲線，如織圖良5報(bào)所示。據(jù)此曲嚴(yán)線可以推斷夯拋點(diǎn)間距選擇神4m養(yǎng)×脂4m蠶是較為合適的誼。愿洽秀輸圖失5聯(lián)燙對(duì)強(qiáng)夯時(shí)孔隙水悉壓力與距離關(guān)完系曲線宣（黑5荒）孔隙水壓力者消散規(guī)律分析他煮圖恥6豎涉糞測(cè)點(diǎn)孔隙水壓侮力增長(zhǎng)及消散轟曲線獅從測(cè)頭埋深占7.5m蝴的孔隙水壓力濃增長(zhǎng)及消散隨燥時(shí)間的變化曲賤線（奏圖呀6使）來(lái)看，夯擊膚時(shí)，孔隙水壓培力急劇上升廟至領(lǐng)249KP胸a遍。停止夯擊，謹(jǐn)孔隙水壓力立達(dá)即出現(xiàn)消散，肯且消散速度快柏，慚僅融3帶d趣孔隙水壓力消么散忌至對(duì)50KP暗a牽。據(jù)各測(cè)頭孔薯隙水壓力消散撐比率，強(qiáng)夯后標(biāo)孔隙水壓力消虹散倚8絹5賄％以上需烘要茄11爸d襖時(shí)間。些（同6怪）乘試驗(yàn)段路基頂伍面靜力觸探結(jié)糕果都對(duì)處理后的路節(jié)基進(jìn)行靜力觸敞探試驗(yàn)，根據(jù)坊試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制醋靜力觸探曲線衡。鍋圖艱7呀繪出了試驗(yàn)段迅路基強(qiáng)夯前后玩的靜力觸探曲糞線，結(jié)果表明促，強(qiáng)夯后黃土戲?qū)拥撵o力觸探籌值超鈔過介10MP孟a鮮，土層的強(qiáng)度穗較高。院翼熔絮夏蹦察霧訂塔芒脅巨悉遲盛搬歷(a活)龜夯總前宋量雜賄情創(chuàng)泉(b奸)齒夯后君宣踩圖頌7捐奔街夯擊前后的靜漆力觸探曲線食（低7已）組地基土物理力應(yīng)學(xué)性質(zhì)檢測(cè)浴取土深度所含水量扮天然容重喚干容重鳳孔隙比薦飽和度畜壓縮系數(shù)勇濕陷系數(shù)敗夯前鑰夯后旁夯前跪夯后講夯前新夯后翼夯前劍夯后悶夯前訴夯后牢夯前包夯后母夯前況夯后木0.3鞏12內(nèi)10.6謹(jǐn)14碎19.6菠12.5跑17.7帳1.16吹0.524闖28灶55崇0.19遮0.02幸0.122庸0.0004族1.0織14.9足14.3方14.4壁18.9蠢12.5監(jiān)16.5貍1.15昏0.63秒35撐61穴0.63補(bǔ)0.08愧0.08怒0.002屬1.5導(dǎo)15.7攏18依15.6味0.74令67盞0.08吸0.001橋2.0飄19嬸16.7出14勵(lì)18.1樹11.8原15.5品1.295箭0.741讀40煮61誘1.00酬0.10介0.075兇0.001夸2.5療15.1姓16.5秒14.2益0.883潑46弊0.08哥0.003盾3.0宗14.6檢15.3枕14.2丘16.4變12.4盈14.2顛1.179資0.898傘33判46請(qǐng)1.05蘭0.14志0.079像0.003呼3.5朵16.8跑15.7么13.4藏1.179赴1.009養(yǎng)45宋1.05菜0.32蛙0.079嶼0.008妄4.0匆18.4鼻16.3恩14.5裳14.7族12.4諸12.6敗1.213利1.136梯41竊39吉0.14俊0.92叨0.061法0.075營(yíng)4.5協(xié)20的14.5晉16.7斧12.4撕13.9摔1.213狗0.94去41拍57緩0.14放0.16熄0.061蟲0.002遣表禿3體強(qiáng)夯前后土樣輕的物理力學(xué)性殲質(zhì)比較星強(qiáng)夯后，對(duì)強(qiáng)范夯試驗(yàn)地基進(jìn)折行地基土物理孟力學(xué)性質(zhì)檢測(cè)邀，采用了室內(nèi)炕土工試驗(yàn)及現(xiàn)載場(chǎng)原位標(biāo)準(zhǔn)貫烈入和重型睛（澇Ⅱ狀）動(dòng)力觸探試醋驗(yàn)。墻由表罰3堤對(duì)比可以看出可，夯后土的物土理力學(xué)及濕陷伐性指標(biāo)均有較源大的變化，尤籮其夯襯后逐0區(qū)～浮3德.5m沾范圍內(nèi)土的指監(jiān)標(biāo)都有明顯改逆善。搖天然容重話由謹(jǐn)1鏈4顏～勢(shì)14.4KN澆/m澇3眾增加期到劫15.打7欣～秀19.6K押N/m澇3岡，提洲高野20知%呈左右；歲干容重床由跟11.挎8遇～貿(mào)12.5K引N/m鹿3重增加央到然13.蜓4燒～幼17.7K六N/m3醋,割提袍高持25校%竊左右；為孔隙比正由感1.1余6見～溉1.2垂9迎壓縮小困為儲(chǔ)0.52賭1栗～樣1.009;至壓縮系數(shù)不由購(gòu)0.1爺9筐～啞1.05MP榜a-難1蘿減小券到返0.000貓4軌～返0.00盛3孫，均小齡于希0.015森,聾消除了濕陷。固夯擊離夯錘底捉面較近的土層芝由于吸收夯擊卷能量較大，在擁錘底下形成一攤個(gè)夕1.丸0莊～縣1管.5m圍厚的硬殼層，言該層堅(jiān)硬，用內(nèi)鍬挖掘較難，挎形成良好的持飛力層和隔水層稿，證實(shí)了前面洗所計(jì)算的結(jié)論秤，能很好的消忘除黃土的濕陷控性。黃土強(qiáng)度絹增長(zhǎng)變緩與孔破隙水壓力未充緞分消散有關(guān)，準(zhǔn)隨著孔隙水壓躁力消散，其強(qiáng)蝴度還會(huì)有所改懸善。碌5云強(qiáng)夯地基滿夯韻后檢測(cè)結(jié)果絲完成滿蒜夯獲15無(wú)d賊后對(duì)強(qiáng)夯路基夫進(jìn)行夯后檢測(cè)貍。檢測(cè)采用了惠室內(nèi)土工試驗(yàn)清、標(biāo)準(zhǔn)貫入試到驗(yàn)及荷載試驗(yàn)籮等。主要實(shí)驗(yàn)愧結(jié)果統(tǒng)計(jì)如下粱表所示。兩表陵4政強(qiáng)夯滿夯后檢痕測(cè)結(jié)果糖土的性質(zhì)地區(qū)域范圍壞天然含水賽量舉(下%)霸天然重誘度吩(牛KN/m反3欄)率孔隙比丹壓縮模集量論(潛MPa)初靜力載荷試驗(yàn)蓮標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)僚錘擊數(shù)尼比例界限荷暮載飼(慚MPa)啦變形模岔量紀(jì)(襯MPa)墓素填土棄范圍左1-24猜18.4-