强夯法处理严寒地区湿陷性黄土试验与

强夯法处理严寒地区湿陷性黄土试验与研究引言湿陷性黄土在我国分布很广，总面积达63万km2。湿陷性黄土泛指饱和的、结构不稳定的黄色土，在自重压力或自重压力与附加压力作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏，发生显著下沉的现象。它的这种特性，会严重影响结构物的安全和使用。本文在参照国内外相关研究成果的基础上，研究了通过强夯法处理严寒地区湿陷性黄土后，根据监测土体的分层沉降、地表沉降、测斜、孔隙水压力等结果，得出合理的强夯参数。1工程概况xx至xx高速公路经过地区大部分为湿陷性黄土。为确保路基桥涵施工质量，为处理湿陷性黄土提供试验依据，阜朝高速公路建设指挥部于2005年末和2006年初分别在22、28标段选取了三个试验段进行研究。我们作为施工单位参加了现场的实际操作和研究：我们所处标段主要采用强夯法处理湿陷性黄土。2试验原理强夯法又名动力固结方式或动力挤密法，就是利用起重机械将重锤（>2t）吊至一定高度（>4m），使其自由下落，利用重锤下落的冲击能来夯实地基浅层土体，给地基以强大冲击能量。经过重锤的反复夯击，迫使土体孔隙压缩，土体局部液化，在夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，使孔隙水和气体逸出，并使土粒重新排列，经时效压缩达到固结，使地表面形成一层较为均匀的硬壳层，从而达到提高地基表层土体强度，减少地基沉降的目的。3击实仪器夯击采用仪器为履带式起重机和夯锤。一般采用起重能力15t以上的履带式起重机，起重高度大多在10～14m。夯锤采用钢材制作，夯锤底面为圆形。锤底面积宜根据土质确定，锤径一般2m左右，底面积3—4m2;锤重在10—20t之间，锤底静压力值25—40kPa。4强夯实验结果4.1地表沉降监测取软土较薄的粘土路段进行分析，其沉降过程线呈现单一走向曲线（图1）。从图中可看出：第Ⅰ阶段为路堤填筑期，随着填土荷载加大，沉降速率较大，观测频率应大一些。一般每填筑1～2层或7～10d观测一次。第Ⅱ阶段为预压期，该阶段沉降的特点，先是发生大的沉降，经转折点T后很快趋于缓和，因此预压期的观测频率为每7～10d观测一次，路堤填筑完成以后每个月观测1～2次。第Ⅲ阶段为路面施工期，分底基层、基层和油面层三期施工。欲图悲1往撑按双曲线推求托下沉模式旅4.2传家土中水压力测存试鸽孔隙水压力测捡试采用钢弦式脆孔隙水压力仪丹。孔隙水压力筹与钢弦频率有春如下关系：渣u址=K(f0颂－帅f1)树阔夕愤式中：霉u胖—余孔隙水压力伟，万kP悦a耕；柳K旁—然系数，由室内喇率定；水f房0枕—泡零压力下钢弦拍的自振频率惊，隐H蚕z书；久f议1猪—帆某时刻压力下淘钢弦的自振频畅率趁，荒H替z缴。膝傅（皮1缠）夯击数的确阶定获根据现场的实零际数据绘出了亦一组强夯处理坛中夯沉量随夯粗击数变化的曲匀线盆(低图帅2伍)怨。由爷图泊2队可见，按总夯唐沉量控制施工菌，则一般每个烧夯点需强饲夯磨8您击即可达到要在求。第图扑2赔琴原地基强嘉夯鱼3姥个夯位下沉量粮的测试结果厕关于锤位总夯捐击次数，是与像预定改良深度简密切相关的，咬根据湿陷性黄逗土的特性可知后，在基础影响否深度范围内的束湿陷量，约占呀总湿陷量猛的穗70龟%尺～护80微%祥，根据工程需阴要，取略深于钉基础的影响深忘度昌3.赚5抱～垄4堤.0m撑作为地基改良组深度的目标值哨。依据文献介倾绍，对不同性凳质的土壤，所荒需的打击能舌量伯E皱是不同的：阅对杂填土夺：晚E=800K昂N·撇m联；恰对粘性土涌：语E=50渣0挺～暑600KN·倍m殿。模依下式粗略估匆算所需的打击铜次数夺：免式中：径E略—寿单位土体所需孟的打击能量条（岩kN·悦m屡）；荷S寇—柱锤底面积稠（厚m谢2帮）；拢d呆—洒地基改良深度香目标值慈（例m恶）；耽W堂—漠夯锤重量扁（界t毒）；餐H雁—援落锤高度茫（粮m盛）。滤以蝴E=500K业N·掌m侦，绕S=苹4m2葡，临d=佛4m姓，俗W=10辣t脊，怕H=掠10m猪代入上式：则：N=8(击)皇将击数与测得墙的压实度数据美统计成如下表霞，可见，曲按宽6缓击强夯压实，糕平均压实度大半于警9德0竟％；若会按数8天击强夯压实，骨则整体土层的甩压实度均大菊于兔9宫0描％；过按须1首0猎击强夯压实，签压实度坊较首8展击情况增加不蚕明显，平均夯抛沉量的变化不连大。除表找1壤强夯后的压实淋度测试结果

习击数拣测点号敞平均压实度估1渔2狼3执4他88.7仙87.6评89.3牲88.5透6福91.2疾89.6丢90.5驶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戏）张路基的沉降观护测结果芽根据言表仿2雅中问的揪路基顶面的沉像降观测结果。面可看出离，对地基强夯股处理后，路基貌的工后沉降很桃少，灵可颤满足路面对路河基不均匀沉降缠的要求。盖表绝2理试验段路基顶菌面的累积沉降厚观测结果辜观测点凉时浸景繁间剂2006-0尼4-08根2006-0改6-26雁2006-1悬1-15侧2006-1晒2-10立1拣0.0荷2.1虫2.6核2.7啄2震0.0画0.1哪0.9梯1.1副3恰0.0帜-1.6叼0.2卵0.5彻4推0.0寒-1.4印0.9喂1.0扣5摸0.0夸5.3社6.7贯6.7神（滴3胸）孔隙水压力致随深度变化分土析渐狂夯颗后府10链d灌的孔隙水压力怠随深度变化曲羡线见图疲3细。强夯在素填番土附近的孔隙关水压增量较小暖，在湿陷性黄迈土中孔隙水压庆力急剧增长。震图担3邪症音孔隙水压力随盆深度变化曲线旱规律为上面湿甜陷性黄土增长霞幅值大，下面纵增长幅值小。栋深钓度志5.材0完～隐8补.0m悦，孔隙水压力芬增量幅值较大您，林8.0m刚以下孔隙水压惯力增量幅值减蕉小。单点夯击晨时，破对俘1000KN扶·爸m兼的能量，其最剥有效的加固深刻度为炎8.0m伪左右，可以判辈断，其有效加粱固深度阀为秤5绩～拌8漆.5m温。袜（缓4剃）孔隙水压力灵与强夯击次之捐间的分召析答敌从孔隙水压力款增量与强夯击抹次关系曲线图市4外可以看出，第抓一击时孔隙水侮压力增量很大喉，第二击至第捞八击孔隙水压讲力增量幅值较竭大，第八击至疑第十击，孔隙巾水压力相应增劝量明显减少，恼趋于恒定值。惧因此匠，最为合理的晓强夯击数为八先击。劈图谊4窄咐凳强夯时孔隙水手压力增量与强蜜夯击次关系曲绑线际（坑4涛）孔隙水压力再与距离关虾系接么将同一深度（符或深度相近）元的测点孔隙水址压力和夯点距关离作孔压随距淋离的变化关系返曲线，如织图良5报所示。据此曲严线可以推断夯抛点间距选择神4m养×脂4m蚕是较为合适的谊。愿洽秀输图失5联烫对强夯时孔隙水悉压力与距离关完系曲线宣（黑5荒）孔隙水压力者消散规律分析他煮图耻6竖涉粪测点孔隙水压侮力增长及消散轰曲线狮从测头埋深占7.5m蝴的孔隙水压力浓增长及消散随燥时间的变化曲贱线（奏图呀6使）来看，夯击肤时，孔隙水压培力急剧上升庙至领249KP胸a遍。停止夯击，谨孔隙水压力立达即出现消散，肯且消散速度快柏，惭仅融3带d趣孔隙水压力消么散忌至对50KP暗a牵。据各测头孔薯隙水压力消散撑比率，强夯后标孔隙水压力消虹散倚8绢5贿％以上需烘要茄11爸d袄时间。些（同6怪）乘试验段路基顶伍面静力触探结糕果都对处理后的路节基进行静力触敞探试验，根据坊试验数据绘制醋静力触探曲线衡。锅图艰7呀绘出了试验段迅路基强夯前后玩的静力触探曲粪线，结果表明促，强夯后黄土戏层的静力触探筹值超钞过介10MP孟a鲜，土层的强度穗较高。院翼熔絮夏蹦察雾订塔芒胁巨悉迟盛搬历(a活)龟夯总前宋量杂贿情创泉(b奸)齿夯后君宣踩图颂7捐奔街夯击前后的静漆力触探曲线食（低7已）组地基土物理力应学性质检测浴取土深度所含水量扮天然容重唤干容重凤孔隙比荐饱和度畜压缩系数勇湿陷系数败夯前钥夯后旁夯前跪夯后讲夯前新夯后翼夯前剑夯后闷夯前诉夯后牢夯前包夯后母夯前况夯后木0.3巩12内10.6谨14碎19.6菠12.5跑17.7帐1.16吹0.524闯28灶55崇0.19遮0.02幸0.122庸0.0004族1.0织14.9足14.3方14.4壁18.9蠢12.5监16.5狸1.15昏0.63秒35撑61穴0.63补0.08愧0.08怒0.002属1.5导15.7拢18依15.6味0.74令67盏0.08吸0.001桥2.0飘19婶16.7出14励18.1树11.8原15.5品1.295箭0.741读40煮61诱1.00酬0.10介0.075凶0.001夸2.5疗15.1姓16.5秒14.2益0.883泼46弊0.08哥0.003盾3.0宗14.6检15.3枕14.2丘16.4变12.4盈14.2颠1.179资0.898伞33判46请1.05兰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养45宋1.05菜0.32蛙0.079屿0.008妄4.0匆18.4鼻16.3恩14.5裳14.7族12.4诸12.6败1.213利1.136梯41窃39吉0.14俊0.92叨0.061法0.075营4.5协20的14.5晋16.7斧12.4撕13.9摔1.213狗0.94去41拍57缓0.14放0.16熄0.061虫0.002遣表秃3体强夯前后土样轻的物理力学性歼质比较星强夯后，对强范夯试验地基进折行地基土物理孟力学性质检测邀，采用了室内炕土工试验及现载场原位标准贯烈入和重型睛（涝Ⅱ状）动力触探试醋验。墙由表罚3堤对比可以看出可，夯后土的物土理力学及湿陷伐性指标均有较源大的变化，尤箩其夯衬后逐0区～浮3德.5m沾范围内土的指监标都有明显改逆善。摇天然容重话由谨1链4颜～势14.4KN浇/m涝3众增加期到劫15.打7欣～秀19.6K押N/m涝3冈，提洲高野20知%呈左右；岁干容重床由跟11.挎8遇～贸12.5K引N/m鹿3重增加央到然13.蜓4烧～幼17.7K六N/m3醋,割提袍高持25校%窃左右；为孔隙比正由感1.1余6见～溉1.2垂9迎压缩小困为储0.52赌1栗～样1.009;至压缩系数不由购0.1爷9筐～哑1.05MP榜a-难1萝减小券到返0.000猫4轨～返0.00盛3孙，均小龄于希0.015森,聋消除了湿陷。固夯击离夯锤底捉面较近的土层芝由于吸收夯击卷能量较大，在拥锤底下形成一摊个夕1.丸0庄～县1管.5m围厚的硬壳层，言该层坚硬，用内锹挖掘较难，挎形成良好的持飞力层和隔水层稿，证实了前面洗所计算的结论秤，能很好的消忘除黄土的湿陷控性。黄土强度绢增长变缓与孔破隙水压力未充缎分消散有关，准随着孔隙水压躁力消散，其强蝴度还会有所改悬善。碌5云强夯地基满夯韵后检测结果丝完成满蒜夯获15无d贼后对强夯路基夫进行夯后检测狸。检测采用了惠室内土工试验清、标准贯入试到验及荷载试验箩等。主要实验愧结果统计如下粱表所示。两表陵4政强夯满夯后检痕测结果糖土的性质地区域范围坏天然含水赛量举(下%)霸天然重诱度吩(牛KN/m反3栏)率孔隙比丹压缩模集量论(潜MPa)初静力载荷试验莲标准贯入试验僚锤击数尼比例界限荷暮载饲(惭MPa)啦变形模岔量纪(衬MPa)墓素填土弃范围左1-24猜18.4-