（完整版）桂武高速公路岩溶区强夯试验研究方案

1、本word文档可编辑可修改桂武高速公路岩溶区强夯试验方案1试验目的在桂武高速公路选取强夯施工试验路段（为不影响施工，最好选在连接线地段），通过测定强夯点不同距离处垂直向、水平向的振动加速度、地基动土压力盒分布以及孔隙水压力消散情况，从而深入分析强夯处治的能量扩散规律、影响范围及深度，并通过强夯前后静力触探检验强夯的加固效果，为我省岩溶地区路基的强夯处治工程提供参考。2试验内容2.1试验前夯点地质勘查与静力触探测试对存在下覆溶洞的岩溶区路基强夯试验点20米半径范围内的场地采用地质雷达与钻孔进行详细勘探，地质雷达主要测试强夯试验影响范围内的溶洞分布情况，钻孔主要查明强夯试验点处土层分布与溶洞分布情

2、况。若试验点已有相关勘测资料，则直接利用；若没有，可请相关单位补充勘测。对强夯试验点处进行静力触探测试获得强夯前各土层的物理力学参数，便于强夯效果的对比分析。静力触探仪采用湖南大学岩土工程研究所实验室已购置的设备进行。2.2表层振动加速度测试以强夯试验点为中心，25m为半径，分别在表层沿径向每隔5m布置一个水平方向拾振器和一个垂直方向的拾振器（互相佐证），拾振器采用扬州科动的KD1010L通用性ICP加速度计，并通过武汉优泰电子技术有限公司所生产的UT3316-ICP型动态数据采集仪将振动信号数字化，从而得出表层各处的振动加速度。由此分析强夯所产生的应力波场的传播消散规律，拾振器具体布置见图1

3、所示。表面拾振器的埋设应在地表以下1米深处，并埋设自制钢板架作为拾振器的支架。垂直1向拾振器与水平向拾振器可固定于同一支架上。考虑到测试通道数量的限制，表层振动加速度可在动土压力与孔隙水压力测试前或后进行单独量测。5m=2R强夯点水平方向拾振器垂直方向拾振器图1拾振器布置示意图2.3竖直向动土压力与孔隙水压力分布测试（1）地基竖直向动土压力分布测试地基竖直向动土压力分布主要通过在强夯影响区域范围内地表以下竖直方向布设三列测点测试获得，其中，第一列测点位于强夯点正下方，最大埋置深度为13m，通过人工挖孔埋设水平向土压力盒进行测试；其余两列测点布置在远离人工挖孔方向，并与第一列测点位于同一平面内，

4、且第二列与第一列水平间距为1m，第三列与第二列水平间距为1.5m，最大埋深均为3.0m，通过人工（机械）挖孔（坑）埋设水平向动土压力盒进行测试。三列测点动土压力盒埋设情况为：第一列测点在人工挖孔内侧边开挖7个侧洞埋设水平向动土压力盒，各测点从地面开始其垂直向间距为1.5m、1.5m、1.5m、1.5m、2.0m、2.0m与3m；第二、三列均在测孔（坑）内侧边开挖2个侧洞埋设水平向动土压力盒，各测点从地面开始其垂直向间距均为1.5m。上述动土压力盒均应埋设于同一测试平面内，侧洞深度均为30cm，尽量避免测孔（坑）开挖对测试数据的影响，具体布设情况如图2所示。2夯锤测线出口5.111土压力盒土压力

5、盒5.15.1.5m15.10.20.20.31.0m挖孔与动土压力盒布置剖面图（a）挖孔与水平向动土压力盒布置立面图1.0mmm0.8.10测线测线孔隙水压力计土压力盒m3.0测线1.5m1.0m夯锤外轮廓挖孔与动土压力盒布置1-1剖面图（b）挖孔与水平向动土压力盒布置1-1剖面图图2垂直向测试元件埋设示意图（2）地基土孔隙水压力测试在埋设动土压力盒的地方同时埋入孔隙水压力计，测定孔隙水压力在强夯前后的变化情况。孔隙水压力计与动土压力盒埋设位置及数量一致。需要注意的是孔隙水压力计应提前进行室内测试与标定。3地基竖直向动土压力分布测试共需埋设11个动土压力盒与11个孔隙水压力计，其中，第13列

6、的第1、2层动土压力盒量程为2MPa，第1列的第3、4层动土压力盒量程为0.5MPa，其余动土压力盒量程为0.2MPa。2.4水平向动土压力与孔隙水压力分布测试（1）地基水平向动土压力分布测试地基水平向动土压力分布主要通过在强夯影响区域范围内地表以下垂直向布置两排测点测试获得。水平向动土压力测点布设平面应在强夯影响区域范围内垂直于竖直向动土压力埋设平面，而垂直向动土压力盒应埋设于挖孔（坑）的同侧，且动土压力盒均应尽量与夯锤落点中心埋设于同一测试平面内，侧孔深度为30cm。第一排测点埋设深度为1.5m，第二排测点埋设深度为3.0m，各排测点水平向间距均为1.0m、1.5m、1.5m、2m、3m与

7、4m。尽量避免测孔（坑）开挖对测试数据的影响，具体布设情况如图3所示。夯锤垂直向m5.动土压力盒1m5.11.0m1.5m1.5m2m3m4m（a）挖孔与垂直向动土压力盒布置立面图0.8m夯锤外轮廓土压力盒孔隙水压力计m测线0.11.0m1.5m1.5m2m3m4m（b）挖孔与垂直向动土压力盒布置剖面图图3水平向测试元件埋设示意图4（2）地基土孔隙水压力测试在埋设动土压力盒的地方同时埋入孔隙水压力计，测定孔隙水压力在强夯前后的变化情况。孔隙水压力计仅在每排靠近夯点的前三个侧洞埋设。地基水平向动土压力分布测试共需12个动土压力盒与6个孔隙水压力计，其中，第1排靠近夯点的3个动土压力盒量程为0.5

8、MPa，其余动土压力盒量程为0.2MPa。考虑到测试通道数量的限制，地基竖直向动土压力各测点可与水平向动土压力各测点分开量测，即分别采用不同的振动数据采集仪与电脑进行测试记录，孔隙水压力则采用手持式测试读数仪在每次夯击后进行量测。2.5深层振动加速度测试在夯点下第一列测试竖直向动土压力的侧洞内同时埋设一个垂直方向的拾振器，埋设个数为从地面开始以下5个，拾振器采用KD1010L通用性ICP加速度计，并通过武汉优泰电子技术有限公司所生产的UT3316-ICP型动态数据采集仪将振动信号数字化，从而得出深层各处的振动加速度。由此分析强夯所产生的应力波场的传播消散规律，拾振器具体布置见图2所示。2.6夯

9、锤重力加速度测试通过在夯锤顶部放置加速度传感器，测试每次强夯的重力加速度，为强夯试验理论分析提供依据。2.7强夯沉降测试强夯沉降测试主要测试强夯点及周边位移两方面内容：（1）强夯点沉降测试强夯点沉降测试包括表层沉降测试与深层沉降测试两部分。对于表层沉降，采用水准仪直接进行测试，首先，选取合适的仪器架设点与测试基准点，然后，测试强夯前与强夯过程中夯锤范围内及其周边的竖向位移，其中夯锤范围内应最小测5试5个点，即中心点及相应的夯坑周边四个等分点，且应提前做好标识以便测试。对于深层沉降，通过白石灰粉层位置变化进行测试，首先，在夯锤下第一列测点所在挖孔内孔口以下每隔0.5m埋设5cm厚的白石灰粉共3层

10、，其下每隔1.5m埋设5cm厚的白石灰粉共3层，再其下隔2m埋设5cm厚的白石灰粉1层，并通过基准点标定初始深度，做好记录，然后，进行强夯试验，最后，通过小尺寸洛阳铲掏洞，量测强夯后每层石灰粉的埋置深度，进而得不同深度处土层的沉降量。（2）强夯点周边位移测试首先，选取夯锤落点周边测试点，进行初始量测，然后，基于埋设的顶层白石灰粉层，通过水准仪测试强夯过程中白石灰粉出露点处的深度以及夯坑周边隆起后高程，最后，通过适当计算获得强夯过程中以及最终强夯后夯坑周边沉降变化规律。2.8岩溶顶板压力测试通过物探与钻探资料确定一溶洞区域（顶板埋设在57m），在强夯点正下方钻孔埋入2个动土压力盒（直接放置在溶洞

11、顶板上）并将测线引出地面，测试强夯过程中溶洞顶板所承受的压力。2.9强夯效果检验在完成强夯处治的区域（包括点夯及满夯）开展地基承载力检测。检测内容包括：承载板试验、标准贯入试验与重型动力触探试验。其中载荷板试验选择与重型动力触探试验选择34个点，具体试验过程参照相关规范。2.10强夯能量选择标准12个点，标准贯入试验为了获得不同夯击能下土层中动土压力、振动加速度、位移变形与孔隙水压力的变化规律，试验中分别采用不同的夯击能进行试验，即在锤重为20t的前提下，分别选取落距为2m、5m、10m、15m与20m进行试验，并详细量测记录各次试验中的各项数据。注意：试验仪器埋设前均应进行室内标定与调试，埋

12、设过程中应进行实时测试，发现异6常及时解决，全部仪器埋设完毕应进行整个测试系统的调试，并且强夯前在距离夯点15m处进行试夯，进一步调试测试系统。测试过程中应详细记录每次标定设置值，同时对各个测试点、强夯点做好标记，并对相关数据做好记录。3仪器埋设及注意事项测试元件的埋设是整个试验的关键，具体步骤如下：3.1垂直向仪器埋设（1）采用人工挖孔的方式进行成孔，挖至13米深处，并及时进行排水；护壁采用砖砌或3块120度可拆卸的钢护板，钢护板结构见图4-图6，钢护板采用螺丝拉紧（见图7-9），分节高度2m；图4钢护板模块1图6钢护板模块3图8钢护板连接示意图图5钢护板模块2图7钢护板连接示意图图9钢护板

13、连接整体7（2）在图2所示埋设动土压力盒断面，首先，在侧壁分别开挖出25cm25cm的三个侧洞，并使侧洞内部顶面平整，然后，铺设细砂放入动土压力盒与孔隙水压力计，动土压力盒顶面应紧贴侧洞顶部，并填入土体，最后，将测试线则通过侧洞底部的斜槽引至孔洞对面一侧，并最终由侧壁引出至地面，拆除该段砖砌或钢护板并送至地面，开挖过程中应严格控制各侧洞的角度与深度；（3）根据试验内容2.7中的相关要求埋设白石灰粉；（4）填入土体压实至上一个埋设动土压力盒断面，重复（2）、（3）；（5）所有测试元件埋设完毕后，将测试线引出地面，放置在安全区域。注意：由于强夯施工时的巨大冲击力，极易造成动土压力盒与孔隙水压力计的

14、测线被扯断（见动画设计），故采取以下措施进行预防：在测线外采用弹性纤维材料包裹；将测线下折后再引出地面，下折高度不小于预估该层土下沉高度的一半，至上而下依次为1m、0.6m、0.4m、0.2m与0.1m；对于离夯锤很近的测试元件，则可将测线进行微型皱折处理，微型皱折起调整小量变形而用，相当于增加线的弹性；（如图2所示）。下折最低位置应置于夯锤边缘即环边内侧处。布孔埋设前先试验，确定测线不会被扯断的情况下方进行挖孔。3.2水平向仪器埋设（1）距离夯点最近的两个测点通过在孔内挖侧洞的方法进行埋设，侧洞的角度与深度应严格按图2进行，并且保证侧洞靠近夯点一侧平整，然后垂直向埋设动土压力盒；（2）其它测

15、点直接开挖至2m深度处，将动土压力盒与孔隙水压力计埋入，将测线引出至地面（将测线卷成团状后牵至低于测试断面0.5米的平面，再引出地面）；（3）填入土体并压实（尽量与原地面一致）。84试验具体步骤试验内容2.1、2.2、2.3分别在不同的场地进行，以达到互不影响的目的。4.1强夯点地质勘查与静力触探具体试验步骤如下：（1）平整场地；（2）确定强夯点，并用石灰标记划定强夯点位置；（3）对强夯影响范围内的场地进行地质雷达测试，并对强夯点进行钻探与静力触探测试，静力触探选取5个测点，其中2个测点选在强夯位置点，另外3个测点选在强夯位置点之外，距夯点中心分别为1.0m、2m、3m，测试深度为14m；（4

16、）静力触探测试后对各测点进行标记，以便强夯后进行测试对比分析。4.2地表振动速度测试试验步骤具体试验步骤如下：（1）平整场地；（2）确定强夯点，并用石灰标记划定强夯点及各仪器埋设位置；（3）按照图1沿强夯点布置拾振器；（4）夯机、夯锤就位；（5）开始夯击，每一击完成后记录夯沉量、振动信号；（6）夯击量58击。4.3强夯水平向动土压力测试试验步骤具体试验步骤如下：（1）平整场地；（2）确定强夯点，并用石灰标记划定强夯点及各仪器埋设位置；（3）按照图3与3.2相关规则埋设测试元件；9（4）夯机、夯锤就位；（5）开始夯击，每一击完成后记录夯沉量、土压力盒及孔隙水压力数据；（6）完成夯击量58击。4.

17、4强夯竖直向动土压力测试试验步骤具体试验步骤如下：（1）确定强夯试验区域并标记；（2）按照图2与3.1相关规则埋设测试元件；（3）按照宁道高速公路强夯施工指南进行强夯施工；（4）每一击完成后记录夯沉量、土压力盒及孔隙水压力数据。4.5强夯点及周边位移测试步骤具体试验步骤如下：（1）平整场地，确定夯点，开挖竖孔；（2）竖孔填埋过程中，测试每层白石灰粉距离孔口基准点的距离；（3）强夯试验前选定位移测试基准点，架设水准仪；（4）标记夯点周围的四个等分点，并对夯点进行夯前高程测试；（5）根据强夯试验规程进行第一次强夯，测试强夯后四个等分点处夯坑内外高程、夯坑中心点处高程以及出露白石灰粉处的高程；（6）

18、强夯试验结束后对夯坑进行开挖，并量测每层白石灰粉的高程。4.6岩溶顶板压力测试步骤具体试验步骤如下：（1）在强夯点钻孔至溶洞顶板深度；（2）放入土压力盒，并将测线引出至地面；（3）将钻孔填充压实；10（4）完成夯击量58击。4.7强夯效果检测具体试验步骤如下：（1）平整试验场地；（2）对强夯影响范围内的场地进行地质雷达测试，并对强夯点进行静力触探测试，静力触探点分别在强夯前5个测点附近选取，以便对强夯前后结果对比分析。5计划安排工作计划将紧密结合桂武高速公路强夯试验路段工程施工进度，预计研究时间从2010年9月至2010年11月，其中12月份进行现场试验，2011年1月份开展数据整理及理论分析。6经费预算表1桂武路岩溶区强夯试验预算经费科目费用（万元）计算依据与说明（1）静载试验：5.0（2）标准贯入：2.01试验业务费11.0（3）重型动力触探：3.0管线、测线包裹材料等2试验材料费3人工费5.08.0主要试验研究人员试验方案设计、组织实施、