强夯法在沿海高速公路杂填土路基处理中的应用

强夯法在沿海高速公路杂填土路基处理中的应用 xx大学 本科生毕业论文() 中文目 学生姓名 张 x xxx 专业土木工程 层次年级201x秋专升本 学号 2 803 103 指导教师 xxxxx 华 职称 教 授 学习中心xxxxxxx学校 成绩 2015年10月05日 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 摘 要 强夯法是地基处理方法之一，它适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。在公路工程建设中,处理软弱地基的方法多种多样,施工中根据软弱地基的不同特点，采用不同的加固处理方法。对某些特殊软弱路基的加固，如软基、杂填土层厚、范围大、排水不畅的软弱土层,用常规方法处理施工周期长,满足不了工期要求。本文就在广东省惠州稔山至深圳白沙沿海高速公路杂填土、软土地基采用强夯法设计加固路基，进行的施工展开来详细论述强夯法的施工的原理、工艺及检验方法，不同的施工原理起到固结和置换等作用，结合实际工程，通过现场实验，分析了强夯法对杂填土路基的加固效果及一些体会。它具有加固效果显著、适用土类广、且操作简捷、设备简单、施工方便、节省劳力、节约材料和最能保证施工质量要求、投入少造价低等特点。 关键词:强夯法 杂填土路基 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 目 录 第一章 前言........................................................ 1 第二章 施工概述.................................................... 2 第三章 强夯法加固范围及施工注意事项................................ 3 3.1 强夯法设计及加固范围 ........................................ 3 3.2 强夯法施工注意事项 .......................................... 3 第四章 强夯施工工艺及工艺流程....................................... 5 4.1 强夯施工工艺 ................................................ 5 4.2 强夯(置换)工艺流程 ........................................ 5 第五章 强夯施工主要工序及技术要求................................... 7 5.1 强夯施工工序................................................. 7 5.2 施工加固步骤、技术要求和检测 ................................ 18 第六章 施工稳定条件验算............................................ 25 第七章 强夯加固效果及经济比较分析.................................. 28 7.1 强夯加固效果 ................................................ 28 7.2 经济比较分析 ................................................ 28 第八章 结论........................................................ 29 参考文献:......................................................... 30 致 谢.............................................................. 31 附 录............................................................. 32 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第一章 前言 强夯法又称动力固结法，强夯法处理地基是上世纪60年代末由法国Menard技术公司首先创用的。开始时仅用于处理砂土和碎石地基，后来由于施工方法的改进和排水条件的改善，逐步推广应用到细粒土地基。强夯法由于具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料、施工文明和施工费用低等优点，很快就传播到世界各地，目前已有几十个国家数千项工程采用此法处理地基。我国于1978年引进此法，并取得了较好的加固效果。 强夯法虽然已在工程界得到广泛的应用，但至今尚无一套非常成熟的设计计算方法，目前通常是针对工程情况根据经验初步选定设计参数，再通过现场试验的验证和必要的修改后，最后确定出适合于现场土质条件的设计参数。强夯法的主要设计参数包括:有效加固深度、夯击能、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等。其中有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。本文结合惠州稔山至深圳白沙沿海公路第八段K40+065~K40+506.6段杂填土路基的特殊路基处理，采用强夯法加固路基进行的施工技术作进一步的阐述与分析。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第二章 施工概述 惠州稔山至深圳白沙沿海高速公路是惠州市公路规划“三纵五横”的第五横，也是大亚湾开发区的主要规划干道。它连接惠州市、大亚湾的四 条主干线，即国道324、省道254(惠澳大道)、县道200(淡澳大道)、县道207(澳霞大道)，本项目的建成将惠州、惠东、大亚湾、惠阳、深圳等主要城市及地区联系起来，提高和完善了区域公路路网结构，对促进惠州市沿海地区的社会经济的快速发展，改善交通运输条件和投资环境，加快区域客货流通，提高惠州港、盐田港集疏运输能力具有极其重要的作用。惠深沿海高速公路东起惠州市惠东县稔山镇新村(接深汕高速公路)，向西经老屋、大岭、岩灶背、径西、洗马湖、牛湖山、小桂、牛望领，终于大亚湾与深圳交界处白沙，与拟建的深圳盐坝C段高速公路对接，起点桩号k0+714，终点桩号k48+466.341，路线全长48.299km。第八合同段起点桩号:K35+323，终点桩号:K44+237 ，全长8.914KM。该标段地层多为人工填土(Q4me)，岩性为素填土、杂填土，地质报告见(图1)。 钻 孔 地 质 柱 状 图 线 别:惠州稔山至深圳白沙沿海高速公路钻孔编号:ZK5 工程名称:地下水位:初见 稳定:0.80m里 程:孔口标高: 地质勘探报告 (图1) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第三章 强夯法加固范围及施工注意事项 3.1 强夯法设计及加固范围 强夯法的主要设计参数包括:有效加固深度、夯击能、夯击遍数、间隔时间、夯击点布置和处理范围等。其中有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。 K40+065~K40+506.6段为杂填土强夯加固，强夯加固范围:路基坡脚范围内为强夯控制区。 3.2 强夯法施工注意事项 (1) 施工前应通过试验确定强夯施工技术参数，机械就位后试夯确定施工工艺。 (2) 夯击前应先平整场地,清理地表，按设计要求填土到设计标高，周围挖好临时排水沟(兼防震沟),并应先对夯点放线定位,标出第一遍夯点位置。 (3) 强夯施工产生的振动较大，对场区边坡不利当离边坡较近施工时，应挖131.5m的减振沟。 (4) 强夯施工时如表土过干(尤其满夯时，应采取加水措施，增加含水量，含水量以W2=10-30%为宜不小于10%，也不大于Wi=30%。 (5) 起重机就位时,夯锤应对准夯点位置。 (6) 发现因坑地倾斜而造成夯锤歪斜时,应及时将坑地整平。 (7) 强夯施工前应检查夯锤重和落距,以确保单击夯击能符合要求;夯锤上应设通气孔，如遇堵塞，应立即开通。 (8) 夯时因有土块、石子飞出，现场人员必须戴安全帽，超重臂下严禁站人。 (9) 每遍夯击前,应对夯点放线进行复核,夯完后检查夯坑位置,发现偏差和漏夯应及时纠正。 (10)应按设计要求检查每隔夯点的夯击次数和每次的夯沉量,施工过程中应对各项参数及施工情况作好详细质量记录。 (11)强夯施工过程的监测，施工中应有专人负责监测工作 监测内容包括:开夯前检查夯锤重和落矩，以确保单击有符合设计要求;在每遍夯击前，应对夯点线进行复核，夯完后检查夯位置，发现偏差或漏夯应及时 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 纠正;按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击夯沉量。 (12) 施工过程中应对各项参数及施工过程进行详细记录。 强夯地基的允许偏差和检验方法见(表1)。 (表1) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第四章 强夯施工工艺及工艺流程 4.1 强夯施工工艺 1、在大面积施工前应该首先进行试夯。 (1)根据设计进行选点，一路段内若土性基本相同,试夯可在一处进行。试夯面积20m*20m。 (2)在试区内进行详细的原位测试,取原状土样测定有关数据。 (3)选取合适的一组或者多组强夯试验参数进行试夯。在试夯过程中，测量每一个夯点每夯击一次的下沉量。最后两击的平均夯沉量不宜大于6cm，试夯时应将含水量严格控制在最佳状态。 (4)试夯结束后，取土样进行室内土工试验，确定各项指标。 (5)通过强夯前后的试验结果对比，确定正式施工时采用的技术参数。 2、强夯施工应该采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或者其他专用设备。 3、夯锤宜在10t~20t之间，其底面宜采用圆形，对黏性土，锤底面积宜在3,6?，夯锤底宜对称设置若干个上下贯通的气孔。将锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩完成一击。 4.2 强夯(置换)工艺流程 1 试夯工艺流程图 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 2 强夯及强夯置换工艺流程 清理、平整场地——?标出第一遍夯点位置、测量场地高程——?起重机就位、夯锤对准夯点位置——?测量夯前锤顶高程——?将夯锤吊到预定高度，脱钩自由下落进行夯击，测量锤顶高程——?往复夯击，按规定夯击次数及控制，完成一个夯点的夯击——?重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击——?用推土机将夯坑填平，测量场地高程——?在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数——?用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第五章 强夯施工主要工序及技术要求 5.1 强夯施工工序 1 施工机具 起重机选用50T和15T履带式起重机，每月每机处理面积约5000m2，根据工程量大小及工期要求，进场两台设备，50T履带式起重机进行3000KN.m夯能施工任务, 15T履带式起重机进行1000KN.m夯能施工任务,当需要增加夯击能时，50吨可以进行6000KN.m强夯施工，15T可以进行3000KN.m强夯施工。 由于起重机机臂超重时，倾角达70度，夯锤脱落后由于突然卸载会引起超重臂突然产生后倾，严重时会发生倾覆及折臂现象，会危机人身及机械安全，即使不发生倾覆，由此引起的振动对起重机产生的危害也很严重，因此必须使夯锤脱落时尽量少产生振动，增加其稳定性，进行大能级强夯施工时，在起重臂顶应设门式桁架做支架，完全能满足工程需要。 沿海高速公路K40+065~K40+506.6段强夯法加固路基路床的强夯机采用及配备了三种原理的施工锤:强夯锤、置换锤、满夯锤。 (1) 在强夯加固时，主夯采用强夯锤，该锤高1.1m，圆形，直径2.2m，重15t(见下图2)。 (图2) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) (2) 强夯置换时主夯采用置换锤，该锤高2.2m，圆形，直径1.2m，重20t(见下图4)。 (图4) (3) 第三遍满夯时采用满夯锤，该锤圆形中心高0.5m，边缘厚0.3m，直径2.5m，重2.0t(见下图5)。 (图5) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 2 作业条件 (1) 应有工程地质勘察报告、强夯场地平面及设计对强夯的效果要求等技术资料。 (2) 强夯范围内的所有地上、地下障碍物已经拆除或拆迁，对不能拆除的已采取防护措施。 (3) 场地已平整，并修筑了机械设备进出道路。表面松散土层已经预压。雨期施工周边已挖好排水沟(兼防震沟)，防止场地表面积水。 (4) 已选定检验区作强夯试验，通过原位试夯和测试，确定强夯施工的各项技术参数，制定强夯施工。 (5) 当作业地区地下水位较高或表层为饱和粘性土层不利于强夯时，应先在表面铺0.5~2.0M的中(粗)砂、沙砾或块石垫层，以防设备下陷和便于清散孔隙水压，或采取降低地下水位措施后强夯。 (6) 当强夯所产生的震动对周围邻近建(构)筑物有影响时，应在靠建(构)筑物一侧挖减振沟或采取适当加固防振措施，并设观测点。 (7) 测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线用白石灰标记出夯点位置(或用明显的红色标记)，并在不受强夯影响的处所，设置若干个水准基点。 3 强夯方案设计 强夯法处理地基效果主要取决于方案的设计，强夯方案设计的合理就能达到预期的效果，相反，不仅事倍功半，而且，有可能破坏地基，强夯方案设计主要根据场地的工程地质条件和要求的提高承载力和改善均匀性的预期效果，合理的选择夯击能夯锤面积，恰当地确定夯与及夯击数及施工条件。 4 试夯 (1) 试验区选择 目的:通过对不同厚度，不同能级、不同地质、不同技术要求的试验区进行试夯和检测，以获取合理的强夯参数，达到设计效果。 试验区应有代表性，根据场地地质条件的不同，以及达到的技术要求不同，试验区选定如下(表2)。 (表2) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) (2) 试夯的设计方案 强夯机选用了50t的起重机，试夯锤用园形，直径1.1m，锤重20t。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 试夯方案一览表 (表3) ? 有效加固深度 鉴于有效加固深度的确定在强夯法设计中所占有的重要地位，而其影响因素又复杂多变，历来人们对其进行了大量的试验研究和论证，提出了 许多的计算方法和公式。强夯法创始人梅那(Menard)提出了用下列公式来估算影响深度H，按Menard修正公式，用下式计算。 H=kw.h/10 H:有效加固深度，m; W:锤重，kN; h:落距，m; k:修正系数，取0.5(一般为0.34,0.8) 填土区厚度一般为8-10m，考虑表面不宜直接强夯后做基础持力层，设计需要加垫50cm片石，从基础底标高起夯，考虑基础埋深问题，基础底面标高至少2米，实际强夯最大加固深度在7米左右。 当考虑加固7米时，则计算如下: 夯击能W3H=1960KN.m 按《地基处理技术规范》JGJ79-91有关说明，强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料或经验时可按下表预估。下表(表 4)。 (表4) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 注:强夯法的有效加固深度应从起夯面算起。 ? 夯击能 因此，试夯时确定如下夯击能: 对填土的有效加固深度自地表以下5m时，考虑表面不宜直接强夯后做基础持力层，需要加铺50cm片石，以及考虑基础底面标高至少2米，实际强夯最大加固深度在7米左右。采用的夯击能约3000KN.m(单击),因此本工程考虑的夯锤直径1.5m 重20T，起吊高度15m，其单击能达3000KN.m。 ? 强夯遍数 采用2遍法，针对本工程砂类土质的特点两遍之间不需停歇，最后采用一夯压半夯进行低锤满拍。 ? 间隔时间 两遍夯击之间应有一定的时间间隔。间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少试夯实测资料时，可根据低级土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基的间隔时间，应不少于3,4周。 对于K40+270,K40+270段为保证应力完全释放，两遍夯击间歇时间控制不小于15天。 ? 夯击点布置 一般为1.5-2.2倍锤底直径，夯点间距试夯时采用方案:夯点间距3m×3m，正方形布置。点位布置图见下(图7)。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 7) 在处理软基段上，选择20M320M的区域进行布点夯实，用水准仪跟踪强夯机进行测量，跟踪测量后夯点的夯击次数:按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件: a、最后两击的平均夯沉量不大于60mm。 b、夯坑周围地面不应发生过大的隆起。 c、不因夯坑过深而发生起锤困难。夯击点击数，是取得最好加固效果的一个重要因素，夯点击数小，达不到压密加固效果，击数过大不仅费用高，不经济，有时还会降低地基土承载力，当夯击数达一定范畴，若再增加，由于土的塑性变形渐小，强性变性加大，强夯能在性变形中消耗掉，每击夯沉量将留在一个很小的变化范围或引起土的侧向变形，强夯能量在弹性变形中被消耗，因此，试夯时根据我单位有关经验及国内资料，初步确定15击和10击及最后两击平均沉量不超5cm为标准，现场确定。 ? 处理范围 试夯区面积20*20米， 强夯区应比基础外边缘加大3m以上。 K40+065~K40+506.6段特殊路基处理分强夯加固和强夯置换片石墩加固路基。如下(图8)所示。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 段为特殊说明:置换片石， (图8) K40+065~K40+506.6杂填土强夯处理强夯加固和强夯置换片石墩加固平面图 强夯(置换)的设计 a. K40+065~K40+506.6段强夯处理范围有I区:K40+175右鱼塘、II区:K40+250~320段、III区:K40+335~405段、IV段:K40+065~506.6段范围内 除外区域(详见图8空白区)。 处理方式:强夯法的强夯处治;处理面积:16128?。 强夯法强夯加固设计图(见图9)。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) ------第一遍点夯 ------第二遍插夯 ------第三遍满夯 (图9) K40+065~K40+506.6段特殊路基处理强夯加固设计位置图 强夯处治设计参数见下(表5)。 (表5) b. K40+065~K40+506.6段强夯置换处理范围有I区:K40+175右鱼塘、II区:K40+250~320段、III区:K40+335~405段、IV段:K40+065~506.6 段。 处理方式:强夯法的强夯置换片石墩;处理面积:5030?。强夯置换处理首先应进行夯击能为1000KN.m的试夯，逐步提高夯击能，再根据试夯情况现场确定强夯标准。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 强夯法强夯置换设计图(见图10) ------第二遍夯点 ------第三遍满夯 (图10) K40+065~K40+506.6段特殊路基处理强夯置换加固设计位置图 强夯置换设计参数见下(表6)。 (表6) (3)收锤标准 收锤标准:每点最后两击平均夯沉量以不小于十分之一夯锤高度控制，见下 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 表。对于个别松散地段，可酌情增加夯击次数(根据试夯情况酌情调整)。 强夯收锤标准 (表7) 在K40+270,K40+270试夯区试夯进行了第三天。试夯了400m2，结果12个主夯中，最大的累计夯沉量达33.52m，2个插夯中，累计夯沉量达13.8m，平均每试夯点累计夯沉量的为21.79m，最后两击平均沉降量不大于6cm。 单点夯试验的目的是通过测量夯坑及周围变化计算有效夯实系数(a)以便选择最佳夯能量,最佳夯击锤数(N)夯点间距(L)等一般设计参数.试验参照《建筑地基处理规范》(JGJ79---91)设计和执行 a=(V1-V2)/V1 式中:V1---夯坑下沉体积 V2---夯坑周围地面隆起体积 强夯施工设备为北京海鸥牌50T履带机,夯锤重150KN,直径2.3米,静压强36.1KPa,进行初定能量为1500KN.,的单点夯试验. 试验结果表明,夯击锤数为10击时,且最后两击下沉量不超过6cm时,夯实效果最为理想,夯实系数等于0.64。 根据单点夯试验结果,确定强夯施工参数。 ? 夯击能量:点夯1500,3000KN.m。 ? 施工机具:夯锤直径2.2m，锤重20T,静压强36.1KPa。 ? 夯击方法:分三遍夯，第一.二遍为点夯，,第三遍为满夯。 ?夯击锤数:点夯10击,满夯2击。 ? 夯点间距:点夯夯点矩形布置,依据设计尺寸，取间距3m33m(见图6)，满夯夯点重叠d/3。 ? 间隔周期:由于条件所限,未进行空隙水压力消散试验,根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)及以往的工程经验确定,每两遍之间的间隔时间为七天。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 5.2 施工加固步骤、技术要求和检测 1 强夯法加固施工步骤 强夯施工可按下列步骤进行: (1)按设计进行放样， 用推土机清理并平整施工场地。 (2)标出第一遍夯点位置，并测量场地高程。 (3)起重机就位，使夯锤对准夯点位置。 (4)测量夯前锤顶高程。 (5)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平。 (6)重复步骤5，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。 (7)重复步骤3~6，完成第一遍全部夯点的夯击。 (8)用推土机将夯坑修平，并测量场地高程。 (9)在规定的时间间隔后，按上述步骤逐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。 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量锤，落矩4-6m，一夯压半夯满拍，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。对已施工完地层土进行检测。 K40+065~K40+250段路床杂填土较薄，强夯加固时间会较短，效果也更好;K40+250~K40+423段为强夯置换，施工前要先试夯，试夯后修正强夯参数再进行大面积施工;K40+423~K40+506.6段为龙尾山大桥桥台，强夯解决了桥台跳车的问题。 2 施工技术要求 (1) 强夯采用铸铁夯锤，锤重10~15T，直径2.2m。主、副夯单点夯击能1800~2560KN.m。强夯遍数为三遍(包括满夯)，每点夯击5~6次。第一遍按正方形夯点布设(夯点间距6m36m)强夯完成后，进行第二遍插夯(夯点同样按正方形布设，夯点间距3m33m);为确保地表土的均匀性 和较高的密实度，防止出现“死角”(或盲区)，最后一遍用700KN.m低夯击能进行满夯(又称搭接夯)，搭接面积不小于夯锤面积三分之一。 (2) 强夯范围:路基坡脚范围内为强夯控制区，为保证应力完全释放，两 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 遍夯击间歇时间控制不小于15天。 (3) 夯击时要按试验和设计确定的强夯参数进行落锤应保持平稳，夯位应准确，夯击坑内积水应及时排除。若错位或坑底倾斜过大，宜用沙土将坑底整平;坑底含水量过到时，可铺砂石后再进行夯击。在每一遍夯击之后，要用新土或周围的土将夯击填平，再进行下一遍夯击。强夯后，基坑应及时修整，浇筑混凝土垫层封闭。 (4) 雨季施工时，夯击内或夯击过的场地如有积水，应及时排除。夯坑回填土时，宜用推土机稍加压实，并稍高于附近地面，防止坑内填土吸水过多，夯击出现橡皮土现象。 (5) 开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求;在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正;按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。 (6) 强夯前应通过试夯选定施工技术参数，试夯区平面尺寸不小于20M320M。在试夯区夯击前，应选点进行原位测试，并取原桩土样，测定有关土性数据，留待试夯后，仍在此处附近进行测试并取土样进行对比分 析，如符合设计要求，即可按试夯时的有关技术参数，确定正式强夯的技术参数。否则，应对有关的技术参数适当调整或补夯确定。一般强夯施工技术参数的选择下表(表8)。 (表8) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) (7) 一遍夯击完成后，应检测夯坑深度、夯点间距和处治宽度。检查强夯施工记录，基础内每个夯点的累计夯沉量，不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的95%，合格后方可填平。每夯击一遍完成后，应测量场地平均下沉量。并做好现成记录。 (8) 满夯后，对场地进行平整和压实，应达到规范要求的各项指标，并测量高程，填写地面标高变化;满夯结束7d后，在每500~1000m2面积内任选一处，应从夯击终止时的夯面起，每隔50~100cm取土样测定土的干密度、力学及物理等指标。 (9) 强夯结束，待孔隙水压力消散后，间隔一定时间后进行检测，检测点 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 一般不少于3处。当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时，宜在地基强夯结束一个月后进行;根据试验和测试结果，应对不合格处进行补夯，或采取其它补救措施，以达到试夯或设计规定的指标。 (10) 收锤标准:每点最后两击平均夯沉量以不小于十分之一夯锤 高度控制，每夯点夯击次数以最后两击平均沉降量不大于6cm为控制标准。 强夯法加固地基K40+065,K40+506.6段路床时，第一遍点夯先夯四周夯点 (1)，再夯中间点(2)、(3)，边夯边用片石填平夯坑。这样夯击的目的是保证每个夯点夯击力都向基坑中心扩散,使地基更加挤压密实。 第二遍夯击时,重复第一遍步骤，两次夯击之间有七天以上间歇时间。每夯点夯击次数以最后两击平均沉降量不大于6cm为控制标准。 点夯完毕后，用满夯将表面夯平，满夯落距不小于6m，夯点以梅花型布置，夯点彼此重迭搭接d/3，以保证片石垫层表面平整和具有较高的密实度。每点夯击两次，满夯与第二遍夯击之前时间间隔15天时间。 强夯时做好强夯记录，用水平仪测量沉降量，夯前抄平夯锤顶面标高，每夯击一次测量夯锤顶面标高，并计算出沉降量。在强夯过程中，第一遍最大沉降量为2.05米,平均1.761米,第二遍最大沉降量为0.95米,平均0.72米。满铺50cm厚片石计812方，在强夯中共加入碎石2080方。考虑本处杂填土土地质含水量高，孔隙率缩小需要约七天的时间，需在满夯结束七天后，再测量片石地基承载力。 3 试验与检测 (1) 强夯施工检测方案 强夯区分二个单元，采用三种检测手段，即测密度求压实系数;载荷试验;触探原位测试(N63.5及N10)。 ? 测密度求压实系数 a 布点要求及测量深度。每个试夯区工作3组，即在主夯点的中点、 切点及主夯点的盲区3个部位布点，测试深度设在3m深度处。 b压实系数的求取。λc=ρd/ρdmax，其中分子ρd现场开挖试坑，用灌水法求得，分母ρdmax分别在各测点现场采样通过室内试验求取。 ? 载荷试验 载荷点的布设:东西两个试区各作一点，中区试夯区作两点，一共4点，各 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 试验区布点随机抽取。 ? 触探原位测试 各个载荷点均布设重型触探(N63.5)及轻型触探(N10)测试，测试深度为3m，共布N63.5测试孔4个、12m，N10测试孔4个、12m。 (2 ) 强夯施工质量检测 强夯施工结束7天后，采用载荷试验，测密度求压实系数，触探原位测试三种方法进行检测。 ? 载荷试验结果 在地表积水较少的情况下，经强夯后的承载力提高幅度较大，容许承载力达240kpa。 ? 触探原位测试结果 在现场实施过程中，由于被处理的土体为杂填土，轻便触探(N10)无法击进，故均采用重型(N63.5)触探检测方法。根据载荷试验和重型触探平均锤击数关系及《岩土工程手册》中附表5,5,17，即重型触探N63.5与 碎石土地基土容许承载力的关系相比较;经夯击处理后的杂填土其N63.5?9击/10cm时即可满足f?180kpa的需求。 ?压实度测试结果 强夯区共选78点进行压实度测试，质量密度ρd(min)=1.78g/3，ρd(max)=1.76g/?3，最大质量密度ρdmax(min)=1.78g/?3，ρdmax(max)=1.9g/?3，压实度Kmax=95.1%，Kmin=93%;满足设计提出的不小于93%的要求。 (3)强夯法加固杂填土路段检测 检测质量标准 (表 9) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 强夯施工结束后，在地基经强夯换填挤密处理后,进行了静荷载试验。应及时委托地质部门对加固地基进行检测，为大面积施工选择合理的设计与施工参数，试验内容包括: ? 载荷试验，以确定强夯后地基承载力标准值。 荷载试验的目的是确定强夯地基承载力标准值,取荷载试验P--S曲线(图3)中承载板。从中果看出,经强夯加固后地基承载力有显著提高,远远满足180KPa的设计要求。 荷载试验P--S曲线 (图3) ?标准贯入试验，辅助载荷试验判定强夯加固工艺提高地基承载力并确定有效加固深度。 ?压实度土工试验，测量内容应每隔50cm取土样，夯面下测定土的 干密度，湿陷系数指标。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) K40+065,K40+506.6段满夯完15天后，我施工单位请沿海高速总监办测试计量中心进行基底检测，对基底左、中、右三处做了承压板实验(静荷载试验)，见下图(图11，现场检测;图12，实测的荷载读数)。 K40+065~K40+506.6段杂填土路基强夯处理后静荷载试验 (图11) K40+065~K40+506.6段杂填土路基强夯处理后静荷载试验 (图12) 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第六章 施工稳定条件验算 目前强夯(置换)法处理地基采用的检测方法主要是静载荷压板试验和现场原位测试试验、室内土工试验。 静载荷压板试验主要目的是测试单墩或复合地基的极限承载力值，现场原位测试试验和室内土工试验主要检测置换墩的着底深度及承载力与密度随深度的变化情况。静载荷压板试验作为一种最直观的测试方法，只要按照设计单位提出的地基承载力要求进行加载，对地基逐级进行加荷，最终确定复合地基承载力即可。 现场原位测试目前采用的方法主要是标准贯入试验、动力触探试验等。检测单位在进行复合地基检测，按照场地勘察时的要求布置检测点和检测深度位置。然后对检测点及检测位置按照不同土层，将测试数据进行统计分析，从而得出检测结论。 一般来说，对于深厚的松填土地基或是淤泥或淤泥质土地基，经强夯(置换)处理后，上部复合土层的承载力一般大于或等于设计提出的地基承载力要求值，而其下部即置换墩下部的松填土或淤泥质土，由于压缩模量偏小或含水量偏大以及孔隙水消散条件不同，造成墩体以下的土层承载力逐渐降低。对于这样的地基设计时，设计单位提出的承载力值一般是基础底面处地基土的承载力，即基础持力层的承载力要求值，按照基础底面以下应力传递及扩散原理，经过强夯置换墩传递，到置换墩体以下的有效影响深度区和未影响深度区(可理解为强夯置换墩以下的软弱下卧层)，此时可以判定有效影响深度区和未影响深度区的承载力已符合设计要求，即处理后的各岩土层承载力等指标都一定要满足设计的基础面以下的承载力要求。 未处理前经过对路基的补勘，杂填土岩土层情况如下:(见地质报告，图1) 1.素填土，红褐色，欠压松散，很湿，主要为人工填筑的亚粘土和泥质砂岩、砾岩风化土组成，层厚0,10.4米，fak=80kpa; 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 2.亚粘土1，红褐色，很湿，硬塑状态，主要为粘粒、粉粒，含少量的风化岩碎块，为砾岩风化残积土，层厚0,3.96米，fak=160kpa; 3.泥质砂岩、，红褐色，湿，主要为粉粒，含少量的风化岩碎块，为砾岩风化土，岩心遇水易软化，层厚3.9,7.6米，fak=80kpa; 4.亚粘土2，红褐色，湿，硬塑状态，主要为粘粒、粉粒，含少量的 风化岩碎块，为砾岩风化残积土，层厚0,3.9米，，fak=110kpa。 采用强夯(置换)处理后，现场原位测试——重型动力触探试验进行强夯(置换)处理结果检测，处理前后地基土测试数据如下图(图13)。 重型动力触探试验检测 (图13) 由上图可以看出:采用强夯(置换)处理后，其墩体强度得到较大的提高，墩间土体强度与加固前土体强度相比就提高了2倍以上。原场地的杂填土按照重型动力触探数据被明显分层以下四层:有效影响深度区、深层挤密区、中层挤密区、浅层夯实区。该场地最终检测报告结论如下: 墩体上 0.00,-3.96 承载力特征值fak?180kpa -3.96,-7.60 承载力特征值fak=140kpa -7.60,-10.40 承载力特征值fak=120kpa -10.40,-14.30 为有效加固深度区 墩间土体 0.00,-3.96 承载力特征值fak?180kpa 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) -3.96,-7.60 承载力特征值fak=140kpa -7.60,-9.40 承载力特征值fak=120kpa -9.40,-10.40 为有效加固深度区 经处理后，场地地基土承载力及抗剪强度随深度逐渐降低，但经下卧层验算，该场地基础持力层强度完全能够满足设计要求。该地基经加固后效果良好，路基总体沉降量在预测范围以内，在上部路基基本稳定。 基础要求持力层承载力特征值fak=180kpa，处理有效加固深度达到 5~6米，达粉质粘土A层。 施工前，对场地进行试验性施工，然后对试验区不同位置分别取点进行载荷试验和现场标准贯入试验，检测位置见下图(图14)。 标准贯入试验位置图 (图14) 检测结果:?ZK1、ZK2强夯置换墩静载荷试验得其承载力特征值为fak=250kpa;?ZK3、ZK4静载荷试验得其承载力特征值为fak=210kpa;?ZK5静载荷试验得其承载力特征值为fak=50kpa(此点明显为挤出的淤泥质土);?强夯置换的处理深度达6.0米，满足设计要求的5~7米。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第七章 强夯加固效果及经济比较分析 7.1 强夯加固效果 (1)承压板周围的土明显的侧向挤出或压板周围出现明显裂纹。 (2)四个试验点沉降均匀，载荷加满10级(800Kpa)未出现极限状态。 该路基经强夯处理后，基底完全满足设计承载力180Kpa要求，达到了预期效果。 从以上结果可以看出,试验区的加固效果十分显著,能满足设计要求。根据这一结果, 7.2 经济比较分析 在K40+065~+506.6段强夯部分的范围面积为16128?，强夯施工及检测工程费用为92.38万元;如果按常规的换填处理，处理完相应部分的地基所需费用为395.00万元，采用强夯工艺处理可节省投资302.62万元。 在K40+250~+420段进行强夯置换片石墩，处理面积为5030?，按设计布点及可行的施工方案施工平均每试夯点累计夯沉量的为21.79米，共479个夯点，每夯坑计1.131平方米,则:每试夯点平均打入片石量(实方量):21.79×1.131=24.644?，那强夯置换片石墩施工及检测工程费用为111.32万元;如果按常规的换填处理，处理完相应部分的地基所需费用为184.79万元，采用强夯(置换)工艺处理可节省投资73.47万元。 经比较分析，强夯法处理路基加固与其他地基处理方法比较，不仅节约大量资金，投入少，且能保证施工质量。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 第八章 结论 结合工程实际的施工结果,阐述强夯法的加固原理,提出了用强夯法处理高速公路高填方杂填土的设计原则、方案和施工工艺要求.阐述了强夯法设计参数的确定,路基处理效果的检验项目和检验方法.通过现场加固效果检测,证明该法具有显著的技术和经济优势。 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 参考文献: [1]《地基处理》2006年合刊 ，地基处理编辑部 (2006) [2]《高速公路软基不同处理方法的效果分析》 经绯、刘松玉、缪林昌、陈蕾, 华东公路 (2006) [3]《高速公路软基处理方法优劣评价》，张海, 科技资讯 (2006) [4]《路基施工中软基处理常用的几种方法》 张海云 、袁志勇, 科学之友 (B 版 )(2006) [5]《建筑地基处理技术规范》，JGJ79-2002 [6]《岩土工程手册》，中国建筑工业出版社(1994) [7]《建筑桩基技术规范》，JGJ94-94 [8]《建筑地基处理技术规范》，GBJ79-91 [9]《基础工程设计原理》，袁聚云 [10]《强夯法处理软弱地基的设计与实验》严文清、王庆棠 铁道标准设计通讯1985年4期 [11]《强夯法室内实验和理论计算》钱学德 工程勘察出版社1983年1期 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 致 谢 从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意～特别要感谢的是我的指导老师xxxx教授对我论文撰写的种种帮助。 在此谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。 本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。我将继续前行～ 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) 附 录 目前国内强夯法施工，常用的各种起重机以下各表。 W-100I型履带起重机主要技术规格 附表-1 W1-200型起重机主要技术规格 附表-2 吊山 -20起重机 附表 -3 共 33 页 xx大学2015届本科生毕业设计(论文) P,H320H(22.5t)起重机主要技术规格 附表-4 L952(30t)起重机主要技术规格 附表-5 共 33 页