路基高真空降水强夯方法处理施工方案

1、备土路段路基处理设计验证方案一、工程概况根据 2XX 年 5 月 11 日建设单位组织召开的特殊路基设计方案专家论证会精神 及 5 月 20 日山东省交通规划设计院编制的 国道 XX 线济南段特殊路基降水处理要 求，对于路侧有备土路段采取高真空降水+ 强夯方法处理。原 XX 线国道两侧经回填整平，地形较平坦，地貌单元为黄河冲积平原。经钻 探揭示，备土区地层主要由素填土（松散、场地遍布） 、粉土（饱和、低抗剪强度、 高压缩性、高孔隙比、场地遍布）、粘土（软可塑、局域分布）、亚粘土（饱和、软可塑、局域分布）、淤泥质土（流塑状、局域分布）组成。地质勘察报告揭示， 备土段下部地层较为软弱、含水量高（平

2、均超过 34%）、孔隙比大（平均超过 0.95 ） 、 饱和度大（平均接近 95%）、压缩性高（属中高压缩性土） 、抗剪强度低（如粉土 快剪粘聚力未超过 11kPa）。地下水埋深2.04.20米。为保证路基工程质量，总结科学合理的设计参数，为下一步大面积施工总结经 验，选定 K116+420K116+770 段进行路基工程高真空降水 +强夯处理路基试验段施 工。试验主要目的是通过现场试验对各项设计参数予以分析、对比、优化，对地基 加固效果进行现场监测及检测，研究地基加固的机理和效果，以得出最佳设计、施 工技术参数，为全路段大面积施工提供科学、合理、经济的设计参数和施工工艺。 二、试验段选择及内

3、容拟定在 K 1 1 6 42 0 K 1 1 6 770路段右侧设立试验段， （试验段划分见表 1）。整个试验可分成7个试验区，每个区段长度为50m，宽度B根据现场情况确定，加固范围为：深老水沟上备土段(主要位于线路左侧)至路肩外缘以外4m;浅水沟上备土段(主要位于线路右侧)至路肩外缘以外3m。主要试验内容:(1) 高真空排水系统主要设计及施工工艺(2) 强夯的主要技术参数及施工工艺(3) 加固效果的现场检测及监测试验段编号试段I试段U试段山试验段位置K116+420K116+470K116+520K116+470K116+520K116+570试段W试段V试段W试段叩K116+570K11

4、6+620K116+670K116+720K116+620K116+670K116+720K116+770表1试验段划分三、试验段施工设计参数1、工艺参数真空泵和离心泵型号：真空泵2KV5161-OKC02-7P，额定功率 15kW;离心泵2BA-6，额定功率 4kW ；泵的真空度：浅层大于500mmHg，深层大于 540mmHg ；22泵的布置密度：1台/500 m或1台/800 m ；井点管网设计：井点管深度设计深浅分别为h1和h2,管网间距为 4m x 4m或3m x 3m，梅花型交错排列。区段外设置外围管(截水井管)，深层(h1)和浅层(h2)各 1 排,井点间距1.2m井点技术参数：

5、井点孔径不小于100mm，孔深比井管深 0.50.6m ;井孔滤管 底部垫砂厚度不小于 500mm;外围排水：根据试验段的具体地质条件及附近的周围环境确定。2、施工控制标准地下水位稳定在设计路基顶面H以下，各土层的含水量接近强夯最佳含水量3、井点布置平面图K116 + 420K116 + 770 :管网间距为 m X m （= 3或4）,泵的布置网度:1 台 /500 m 或 1 台 /800 m。n-ooooo0OOOOOOOOQCDOOOCOO外围套耸Or-303OOOOD ：3或40-T1T-hSE0Y10<T0 <10T0CLYtdHQ深层井点管。浅层井点管单位：川图1高真

6、空排水系统井点布置图4、强夯施工设计（1）设计参数试验段I、U:第一、二遍强夯均为单机作业，锤底静压力3035kPa,夯击能: 2000kN.m。夯点网格：5m X 5m。两遍强夯的夯点呈梅花型布置。满夯 500kn.m , 1遍，锤底静压力 35kPa左右，梅花型布置。夯迹彼此重叠搭接d/4 （d为夯锤底直径）。试验段川、W、V、第一、二遍强夯均为单机作业，锤底静压力3035kPa, 夯击能：1500kN.m。夯点网格：5m x 5m 或4m x 4m。两遍强夯的夯点呈梅花型布 置。满夯400kn.m , 1遍，锤底静压力35kPa左右，梅花型布置。夯迹彼此重叠搭接 d/4( d为夯锤底直径

7、)。试验段:点夯1000kn.m,2遍，间距1.7D(D为夯锤底直径)，锤底静压力2035kPa左右，梅花型布置。满夯 350kn.m，1遍，夯迹彼此重叠搭接 d/4 (d为夯锤底直径)。(2) 停夯标准：按设计夯击数夯击时，当最后两击的平均夯沉量小于等于10cm或夯沉量呈发散趋势或夯坑深度大于1.5m时停夯。(3) 夯点布置平面图o第一总强菸巒第二査强劳草位：图2夯点布置平面图5、各试验段施工参数选择表2试验段施工参数试验区 编 号试验区位置管网间距 ( m)井点深 度H ( m)每台泵控 制面积(m2)夯击能(kN.m)夯点间距(m)夯击遍 数(遍)夯击数(击)试段IK116+420K11

8、6+4703m x3m深层h1=7.0 m浅层800200052初步定为 48击， 具体根据 现场试验 情况确定试段nK116+4703m x3m80020005K116+520h2=5.0 m试段川K116+520K116+5704m x4m深层h仁 6.0 m浅层h2=4.0m80015005试段WK116+570K116+6204m x4m80015005试段VK116+620K116+6703m x3m50015004试段WK116+670K116+7203m x3m50015004试段四K116+720K116+7704m x4m深层h仁 6.0 m浅层h2=4.0 m1000100

9、01.7D （ D 为夯锤底直径）试验段均采取高真空+强夯（点夯）+满夯方案，满夯采取每点夯击 1遍，夯迹 彼此重叠搭接d/4 （d为夯锤底直径）。试验段I、U满夯夯击能为 500Kn.m，试验 段满夯夯击能为 400Kn.m，试验段满夯夯击能为 350Kn.m。试验段I、U、M、W、V、W主要验证有深老水沟侧（主要线路左侧）备土 段，试验段I、U降水至路基顶面标高下H为6m以下，试验段降水至路基顶面标高下 H为56m以下。试验段主要验证浅水沟侧（主要线路右侧）备土段，降水至路基顶面标高下H为45m以下。四、施工检测和监测（一）常规施工现场检测和监测（1）地基土检测静力触探，标准贯入试验。（2

10、）现场监测地下水位监测：在每个试验段内均匀设置水位孔3个，监测高真空排水施工时地下水位的变化过程，确定强夯施工开始前的稳定水位。夯点夯沉量及隆起量观测：监测夯击过程中夯点的沉降及隆起变化情况地表沉降观测：设置沉降标，监测整个施工过程及工后地基土的整体压缩变形情况。（二）科学研究现场检测与监测1、地基土检测（ 1）现场钻孔取土及室内常规试验 （包括含水量、液塑限、 孔隙比、压缩系数、 直剪等）：加固前现场钻孔取土及室内常规试验；高真空排水后现场钻孔取土及室内常规试验； 夯后现场钻孔取土及室内常规试验；（2）现场原位检测： 加固前现场原位检测：静力触探，标准贯入试验； 高真空排水后现场原位检测：静

11、力触探，标准贯入试验； 夯后现场原位检测：静力触探，标准贯入试验；加固后地基反应模量；加固后静载试验。2、现场监测 （1）孔隙水压力观测：在加固区内及边缘地基土内不同深度位置埋设孔压计， 监测不同施工过程中地基土中超静孔隙水压力的产生及消散过程。（ 2）土体水平位移监测： 在靠近原路肩和加固区边缘处钻孔埋设测斜管进行水 平位移观测，监测施工过程中地基土体的侧向位移，以及及时了解施工对原路堤及 周围环境的影响情况。（3）加固区外地下水位监测：在加固区外设置水位观测孔，监测施工过程中外 围井点管外地下水位的变化过程，与加固区内地下水位进行对比分析，研究整个施 工过程中地下水位的变化情况及与施工的相

12、互影响。(4) 瑞利波监测：监测强夯施工过程中冲击波的传播规律，了解强夯施工对周围环境的影响情况。O。小螺钻孔®测斜管水位观测孔夯后标贯孔夯后静力触探孔孔隙水压力观测孔图3检测点位置示意图五、试验段施工工序方案要点（一）工艺流程（1）第一遍高真空排水：时间以地下水位降低到不影响强夯施工为准，实际施工中调整。高真空排水孔距、深（浅）孔点滤头入土深度、按初步设计要求进行， 实际施工时根据现场土质条件进行适当调整或另增设孔点，以保证高真空排水的效 果为原则。（2）第一遍强夯击密：按初步设计的第一遍点夯夯击能量、点距、击数进行，试夯时测量每击夯沉量、周边隆起量，按设计停夯标准控制。（3）第二

13、遍高真空排水：时间以地下水位降低到不影响强夯施工为准，实际施工中调整。管点布设与第一遍呈梅花形布置，或高真空排水时间延长。（4）第二遍强夯击密：按初步设计的第二遍点夯夯击能量、点距、击数进行，试夯时测量每击夯沉量、周边隆起量，按设计停夯标准控制。（5）整平：第二遍点夯结束后，采用推土机进行场地整平。（6）第三遍击密：采用满夯法进行击密前进行地下水位测量，若地下水位较高（3m内），或含水量偏大，应采取第三次高真空降水措施。（7）表面处理：满夯完毕后，采用推土机进行初步粗平，然后平地机精平，振动压路机碾压，当表层含水量偏低时采取洒水处理。表层压实度96%。标高控制在路基顶面下20cm。然后进行8%

14、灰土填筑压实至设计路基顶标高，压实度96%（8）路基成型防护：路基成型后，对路床上部20cm8%灰土进行洒水湿润养护, 达到设计强度后要避免路基表面积水，采取路基外侧挖排水沟措施进行地表降水疏排。（二）工序方案要点1、高真空降排水施工（1）技术条件 场地处理：施工前，场区进行平整或静压处理，清除表面耕植物，高真空抽 水排至影响降水效果范围外，避免地表水集渗回流，影响降水效果。 划分试验段施工作业小区：根据设计的试验段各区进行现场划分，保证高真 空排水效果的针对性和有效性，确保降水的均匀和有效性。 施工降水参数布设： 根据设计布设高真空降水深层排水井点和浅层排水井点，为保证降水效果，同时设外围管

15、在强夯施工中连续抽水，高真空降水处理范围应大 于加固范围，每边超出加固范围外缘的宽度不小于3m。 高真空降水前进行地质详勘：在工前设勘察孔，小螺钻每入土1-2m取一次土样，以摸清土层内的结构情况，以便调整高真空强夯时的施工参数。（2）高真空降排水主要施工方法 第一遍高真空降排水：滤水管采用铁管设排水滤孔，用双层尼龙布包裹，采用高真空泵强制抽吸地下游离水及土层空气。在抽吸过程中，按不同阶段钻取每个小区每段时间的各土层含水量。施工中，每台设备挂牌运行，正确记录每台机械的开机时间，各项运行记录等，按操作规程，每天定时测量出水流量，及时调整各阶段的运行方式和参数，计 算每台泵与真空管数、处理面积的数量

16、比。高真空气量分配以现场的地质资料现场调整，第一遍高真空时间的确定，以高真空计算第一遍的临界点的应排水量，结合现场测试的排出水量及现场取土样实测 含水量而定，以满足强夯施工要求（降到 H 以下）为准。深浅管控制各土层土体的第一遍临界点的最佳含水量，通过调整各层控制泵体 的平衡系数，来达到各层平衡同步接近第一遍临界点的最佳含水量。为了确保第一遍高真空降水的效果，防止在第一遍高真空拔管强夯时外围水的 补入，在施工操作中，采取设置外围封管的措施，外围管继续抽水，以防止外围水 渗入，影响降后地下水位的保持时间。外围封管数量可根据现场情况随机调整。 第二遍高真空：为了保护好第一遍高真空的效果， 第二遍高

17、真空管必须机械插入，不宜水冲法， 防止水冲法施工给初步击密的土体带来大量水份，部分积水渗入到夯坑和土面使第 二遍强夯时形成“弹簧土” ，影响工程质量。为提高第二遍高真空的调整土体含水量 的效果，第二遍高真空管与第一遍高真空管坐标布置时应相互错位，第二遍管点与 第一遍管点呈梅花形布置。第二遍高真空降排水时，应计算确定加密真空管数量， 调整平衡系数，使经第二遍高真空处理后的土体含水量基本均匀。 施工记录：高真空降排水击密施工记录包括每个夯点与井点位置、出水量与水位随时间的 变化、随时检测含水量变化、每遍完成时间及场地标高变化等。（4）高真空降排水控制重点 高真空排水井管包括外围封管和施工区内真空降

18、水管两部分组成，强夯以及 冲击碾压击密加固期间，保留外围封管，全过程抽水，使加固范围内的地下水始终 保持在低水位状态。 排水井管入土深度根据降水深度及储水层所在位置等决定，井孔应保持垂直，孔深比井点管深 0.5-0.6m 。排水井管应埋设在孔的中心，在井管与孔壁之间及时用 中粗砂填灌实，作为反滤层。 抽水时间以不影响强夯施工或冲击碾压施工地下水位范围为准，应降到深 6m以下。实际施工中根据具体情况（土壤含水量、现场排水总量、降水曲线等）进行 适当调整。 插设第二遍高真空排水井管时，不宜水冲。第二遍滤管插设为避免抽水时淤 积，造成抽水困难，应在滤管周围增设反滤层，钻孔后填中粗砂，同第一遍管位错

19、开梅花形布置。 高真空期间需专人不断检查是否有漏气现象，及时维修或更换故障设备。 高真空降水时，应对水位降低区域内进行沉陷观测，发现沉陷或水平位移过 大时，应及时采取防护技术措施。2、强夯施工要点（1）夯锤设计、落距确定与机械选型 根据夯击能，结合施工单位技术装备和经验，进行夯锤设计、落距确定与机械 选型。 试验段 2000KN.m 点夯：夯锤设计：建议采用150KN铸铁锤，锤上设吊环，锤底直径2.5m，锤上均匀设置上下贯通的4X200mm排气孔，以利于用夯击时空气排出和减小起锤时的吸力，锤底面 积4.78m2，锤底静压力 31.4Kpa。落距确定：2000KN.m 夯击能：落距 h=2000

20、/150=13.4m 。施工时对夯锤进行实际称重标定， 根据实际锤重调整落距，以保证设计要求击能。机械选型：建议采用 30t、40t 履带式起重机。脱钩装置采用吊钩式自动脱钩装 置，高强度拉绳一端固定在脱钩装置的销卡伸臂上，另一端绕过吊钩上部的滑轮固 定在起重吊臂根部的大轴上，当夯锤提升到预定高度时，高强度拉绳被拉紧，脱钩 器被打开，夯锤自动落下。 试验段 1500KN.m 点夯：夯锤设计：建议采用 100KN 铸铁锤，锤上设吊环，锤底直径为2.0m ，锤上均匀设置上下贯通的4X200mm排气孔，以利于用夯击时空气排出和减小起锤时的吸力，锤底 面积分别为3.01m2，锤底静压力 33.2Kpa

21、。落距确定：1500KN.m 夯击能：落距 h=1500/100=15.0m 。施工时对夯锤进行实际称重标定，根据实际锤重调整落距，以保证设计要求击 能。 满夯夯锤设计500KN.m 、400KN.M 、350KN.M 击能分别均采用 100KN 铸铁锤，锤上设吊环， 锤底分别为直径 2.0m，锤上均匀设置上下贯通的4X200mm排气孔，以利于用夯击时空气排出和减小起锤时的吸力，锤底面积分别为 3.01 m2,锤底静压力33.2Kpa。机械选型：采用 20t、30t 履带式起重机。脱钩装置采用吊钩式自动脱钩装置， 高强度拉绳一端固定在脱钩装置的销卡伸臂上，另一端绕过吊钩上部的滑轮固定在 起重吊

22、臂根部的大轴上，当夯锤提升到预定高度时，高强度拉绳被拉紧，脱钩器被 打开，夯锤自动落下。落距确定：500KN.m 夯 击 能 ：落 距 h=500/100=5.0m 。 400KN.m 夯 击 能 ： 落 距h=400/100=4.0m。 350KN.m 夯击能：落距 h=350/100=3.5m 。（2）强夯施工方法施工条件：水位降到要求地下水位（H）以下；夯停控制以设计技术要求规定的打够设计夯击数或最后两击平均夯沉量三10 cm或夯坑大于1.5m为准；做好施工监测包括夯沉量、密实度、孔隙水压力检测等。两遍点夯及满夯间隔时间：每遍点夯之间、点夯和满夯之间的间隔时间根据超 静孔隙水压力消散 7

23、0%-80% 的时间确定，施工中加强孔隙水压力监测。强夯工艺步骤： 施工准备：强夯施工前，应首先平整场地第一遍高真空降水经检测符合要求 后方可进行强夯施工。 测量放样：利用全站仪准确测放第一遍夯点位置，误差不超过5cm，用小木桩或白灰定出夯点位置，并测量工作面的高程。 夯机就位，夯锤对中，调整落距，校验夯能。 开夯，根据设计确定的强夯参数进行第一遍强夯，测量记录每击的夯沉量及 每个夯点的夯击次数。 夯击过程中如发生偏锤或歪锤现象，应分析原因并及时进行调整。 第一遍强夯完毕后，推平场区，按25 x 35m方格网测量强夯后地面高程。进行第二遍高真空降水经检测符合要求后，按上述步骤“ffff”顺序

24、进行第二遍点夯。 点夯完成后，推平场区，按 25 x 25m方格网测量强夯后地面高程。间隔一定 时间后 ,整平场地，根据设计要求参数进行满夯。 根据强夯后的地面高程，结合路基设计高程，确定是否需要进行挖方，若强 夯后的地面高程高于路基设计高程，则需进行挖方，采用机械推平，反之，直接进 行工序“” 。 用振动压路机碾压土基表面，直至表面平整、坚实、稳定，压实度符合设计 要求。 自检合格后，报请监理工程师验收，转入下道工序。强夯施工时应注意降雨 对强夯的影响，做好排水措施，及时排除夯坑及场地的积水，保证优质完成施工。3）强夯施工要点 强夯应分段进行，顺序从边缘向中央推进。 通过高真空降排水，控制好

25、地下土层含水量，施工时要注意降雨对强夯的影 响，地表及夯坑内不得积水。 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，及时用填料将坑底整平。 做好施工中的检测和记录工作，夯锤对准夯点之后，测量锤定高程，落锤后 再次测量。 夯点测放要准确，放线误差不超过5 cm,用白灰或小木桩定出夯位置，不得遗漏。要保证每点的夯击能量，测量记录每击的夯沉量及每个夯点的夯击次数。详 细记录施工过程中的各项参数及特殊情况，如夯沉量过大出现异常，应及时报告质 量管理部门，分析原因。 控制每遍夯击、推平及碾压等工序间的间歇时间。 夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。施工中 如发生偏锤应重新对点。夯击过程中如

26、出现歪锤，应分析原因并及时调整，坑底垫 平后才能继续施工。及时排除夯坑及场地的积水。 每遍点夯施工结束时，地面推平后按25mK 25m方格网测量的高程。（4）强夯施工监测与信息化施工： 强夯施工除了严格遵照施工步骤进行外，施工中还安排专人负责施工过程中的 监测工作。主要包括：开夯前检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求； 强夯施工中在每遍夯击前，对夯击点放线复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏 差或漏夯及时纠正；施工过程中按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量，夯坑周围隆 起量等；在施工过程中对各项参数和施工情况进行记录；强夯施工中的地下水位情况、孔隙水压力、含水量、密实度等。六

27、、试验段施工注意事项1、制定预防措施 为保证地基处理质量，确保地基的均匀性，应从以下几个方面考虑预防措施：（1）高真空降水地下水位不够预期深度，可增加高真空降水一遍或加深埋管， 加密布点。（2）强夯时夯完成冲击碾压后形成表层弹簧土，要进行检测，以确定表层含水 量过大还是深层。可采取增设一层强夯砂砾石垫层，或进行表层翻晒，或换填。（3）孔隙水压力消散太慢，可增加降水点。（4）夯沉量太小，应查验夯能是否满足，补勘地质情况。（5）表层地基反应模量达不到，可增设垫层或采用灰土换填。（6）施工完毕后整个沉降速率过快，要及时上报。 发现以上等异常情况，要及时报告相关方，确定合理处置方案，保证地基质量。2、

28、施工监测 为确定合理施工方案，调整施工参数提供依据，要进行施工监测。主要监测内 容包括：（1）标高复测，在后续施工中实施进行标高的测量和控制网点的复核。（2）做好施工勘测，补勘地质情况和地下水位分布情况等。（3）做好地下水位的施工全过程的连续监测，掌握地下水水位、漏斗情况、真 空度监测，以了解其时空分布状况。（4）强夯施工夯沉量、周边隆起量、平均夯沉量、密实度、含水量等的监测。（5）压实度和孔隙水压力监测。（6）在加固深度范围内 Ps、N 值的监测。（7）地基反应模量、压实度的质量检测。(8) 施工完毕后的沉降观测(9) 科研开发要求的其他监测。七、机具设备序机具名称规格型号单位数量备注1推土

29、机T2-120A台1Ts120台22挖掘机CAT320L台13装载机ZL50C台14平地机PY160A台2土方设备5自卸车F205台16洒水车JYJ5100辆27油罐车EQ140-1辆18压路机3Y10/12A台1CA25台1YZ14D台29履带式内燃起重机PD80, 40T台2W200A 50T台2V501 , 25T台2强夯设备10污水泵IS618-18,6 英寸台211离心真空泵© 100台412咼真空设备15Kw,2KV5161-OKC02-7P套2513调整含水量平衡器套2514射流泵7.5Kw套2515履带式插管机55Kw SH-5416专用拔杆器台6咼真空降水设备17小

30、螺纹钻套218真空管千米619电路主控箱套120配电箱套221孔隙水压力等检测设备若干主要测试及计量设备配备表序号设备名称规格型号单位数量备注1全站仪TC1700台12经纬仪T2台13自动水准仪NA2台14电动标准击头仪DJ-17台45液塑限联合测定仪LP-3台56电烘箱台47反应模量测定仪套48振动测振仪DSUM-2台49频率计个80劳动力配置序专业分工人数主要职责1降排水工班10咼真空降水，现场抽排水2强夯工班10强夯作业3辅助作业工班6现场配合和维护作业合计：26人八、试验段施工计划安排施工准备：2XX年5月22日一2XX年5月26日，4天第一遍高真空降水：2XX年5月26日一2XX年5

31、月31日，6天第一遍强夯：2XX年6月1日一2XX年6月2日，2天第二遍高真空降水：2XX年6月3日一2XX年6月6日，4天第二遍强夯：2XX年6月6日一2XX年6月7日，2天满夯：2XX年6月8日一2XX年6月10日，3天路基表面整平及压实：2XX年6月11日一2XX年6月12日，2天效果检验：2XX年6月13日一2XX年6月20日，7天九、试验段施工质量控制要点1、高真空降排水施工质量控制（1） 严禁“三无”（无控制参数、无检测参数、无调整参数）施工。（2）施工区施工分步操作控制参数及每个小区的施工成果、分步记录表、高真空击密法异常参数记录表等，分发给现场施工员、专职质检员、专职记录员、各班（3）一旦发现含水量难以调至控制参数、强夯贯入量过大等异常情况，应立即 停锤，汇报相关方，调整控制参数，严防“弹簧土”的形成。（ 4）保证地基处理后的各项技术指标的均匀性，重点是做好施工参数的计算和调整。（5）施工中布设地下水位观测孔，全过程检测地下水位情况，以保证对降水有 效性把握；在代表性区域设立一台高真空强排出水量记录系统，以控制每遍高真空 的“变化期、稳定期” ，以便大面积类似区域及时调整平衡参数；在高真空排水稳定 期，检测每一遍高真空后的含水量是否接近该遍计算值允许范围，否则调整施工控 制参数。（6）雨季高真空降排水施工应准确掌握天气预报，遇降雨天气，不拔真空