强夯法在铁路路基施工中的应用和质量控制
sitc12733
sitc12733 Lv.8
2015年07月15日 19:20:00
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1.概述   强夯法是铁路工程施工中采用最为广泛的一种地基处理技术,具有节约材料、施工简便、造价低廉等特点,它适用于砂类土、砾类土、低饱和度的粉质土和粘质土、杂填土、湿陷性黄土等地基。强夯法的加固原理是将机械能转化为势能,再转化为夯击能(动能),压缩地基土的孔隙,导致局部土地液化,夯击点周围的土体出现裂隙,孔隙中的水(气)随着裂隙排出,土体的固结度上升,地基的强度增大。

1.概述

  强夯法是铁路工程施工中采用最为广泛的一种地基处理技术,具有节约材料、施工简便、造价低廉等特点,它适用于砂类土、砾类土、低饱和度的粉质土和粘质土、杂填土、湿陷性黄土等地基。强夯法的加固原理是将机械能转化为势能,再转化为夯击能(动能),压缩地基土的孔隙,导致局部土地液化,夯击点周围的土体出现裂隙,孔隙中的水(气)随着裂隙排出,土体的固结度上升,地基的强度增大。

  2.确定强夯参数

  不同的工程使用要求和施工环境,所选用的强夯参数不一样。

  2.1有效加固深度

  强夯施工后,土体压缩模量增大, 强度提高,在一定的土层范围内加固效果显著,该土层那个范围称为有效加固深度,估算公式为H=a■,其中a:修正系数;M:夯锤重;h:落距。影响有效加固深度的因素包括夯击能、各土层的深度和厚度、地下水位和地基土的性质等,应根据当地经验或现场试夯确定有效加固深度。

  2.2夯击能

  单机夯击能与锤重和落距有关,由加固土层的厚度确定。当前所用的锤重普遍为10t~25t,落距在8m~25m之间。夯锤有封闭和开孔两种,按平面形式分为方形和圆形锤。根据经验可以知道,开孔圆形夯锤可以减少由于两次夯击地面不重合造成的能量损失。夯锤中设置的贯穿气孔不仅可以减少起吊吸力,还可降低夯锤着地前的气垫阻力引起的能量损失。加固效果还受锤底面积的影响,应按土的性质确定锤底的面积,例如,砂性土一般为3㎡~4㎡,粘性土宜大于6㎡。

  确定夯锤后,可以通过夯击能算出夯锤的落距。相同的夯击能量一般会选用较大的夯击能,这样接地速度较大,可以有效地传递能量,减少能量的损失。确定夯击次数的方式有两种:第一种是根据夯沉量和夯击次数的关系曲线;第二种是根据夯坑周围的土地隆起情况确定。

  2.3夯击次数和间隔时间

  夯击次数和地基土的性质有关。一般情况先夯击两遍,如果地基土含水量高,渗透系数小,则需夯击3~4遍,最后再进行一遍“搭夯”,夯实表层土体。夯击的间隔时间也和地基土性质有关,软粘土遭受夯击后会出现孔隙水压力升高的现象,每遍的点夯击能越大,孔隙水压力越难消散,因此,间隔时间应大于4周;如果土体的透水性较差,夯击间隔时间应为1~4周;砂性土的孔隙水消散比较快,只需要3~4min,可进行连续击夯。

  2.4布置夯点和夯点间距

  如果需要夯实的地面面积较大,为了保证地基夯实的均匀度和施工的便利性,一般按照正方形或等边三角形布置夯点。可以根据加固要求的处理深度和地基土的性质确定夯点间距。如果土质差、软土层较厚,应加大夯点间距;如果存在土夹石填土、砂类土夹层且软土层较薄时,应减小夯距,加大夯击能;如果地基土为粘性土,动力固结会导致夯坑周围出现辐射向裂缝。夯距一般定位5~9m,夯点往往是交错布置,保证夯实的均匀性和强度。

  3.强夯法施工工艺流程

  (1)固定好起重机的位置,保证夯锤的中心对准夯点。

  (2)记录夯前锤顶标高。

  (3)起吊夯锤至预定高度,放落夯锤后,放下吊钩,记录锤顶标高,落锤要保证平稳,如果出现倾斜的状况,要及时进行整平。

  (4)重复上一个工序,完成要求的夯击次数和夯击质量后,一个夯点的夯击就完成了。

  (5)重复上述工序,完成第一遍的所有夯击工作。

  (6)填平夯坑,记录地面标高。

  (7)在预定的时间内,按照规定的流程完成全部的夯击工作,包括最后一遍“搭夯”,并记录好夯实工作完成后的场地高程。

  4.强夯施工的质量控制要点

  (1)进行夯实工作前,要清理场地,保证场地平整,最大高差不超过20cm。

  (2)如果场地内有电缆、电杆、管道等障碍物,应予拆除,如果不能拆除则要采取保护措施。

  (3)挖隔震沟保护周围的构筑物和管道免受夯实震动影响,隔震沟与构筑物和管道之间的距离不小于10m。施工过程中要定期观测周围的构筑物和管道可能的位移,并进行记录和整理,以便采取措施。

  (4)施工场地内的排水设施应该完善,保证水位符合要求。

(5)进行强夯前应布置好夯点,并保证夯点位置精确。

  (6)调整起重机,保证夯锤重心对准夯点位置(误差应小于10cm),调整好起吊钢绳,使夯锤的落距满足要求,保证夯击能。

  (7)保证落锤的平稳度,如果坑底倾斜过大或错位,及时整平坑底,再进行下一次的夯击。

  (8)如果地基土出现橡皮土现象,要进行粗骨料回填,骨料级配应符合相关标准。如果夯击过程中的坑内积水现象严重,要及时做好排水工作,杜绝夯坑泡水的现象,回填夯坑时要清除坑内的软土。

  (9)夯击完一遍后,利用推土机进行整平工作,如果夯坑底或侧壁土质含水量较大,可延缓填土时间,将空隙水排出。

  (10)每完成一遍夯击工作要间隔一定时间再进行下一遍夯击,夯击流程一样。

  (11)强夯施工操作要按照流程严格执行,确定的各项强夯参数不能随意改变,记录每次夯击后的平均下沉量。

  (12)如果夯实过程中的土体下沉量过大,必须先进行回填土再继续夯实。

  (13)记录好夯击过程中的土体隆起值,一旦隆起值超过20cm应立即停止夯击,采取相关措施后才能继续夯击。

  (14)施工过程中的各项操作要严格按照要求进行,确保施工工艺的质量。

  5.结束语

  铁路地基的稳定性不仅影响建成后运营阶段的舒适性,还对后期运营的安全性有着决定性影响。因此,铁路地基的稳定性是铁道工程质量的关键。强夯法最近几年在我国发展迅速,是当前铁路路基施工中常用的施工技术,其施工质量的好坏直接影响路基的稳定性。在铁路路基施工过程中,相关施工人员应该具有合格的专业水平,以保证施工质量,保证路基的稳定性。

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