强夯法在沿海铁路吹填砂路基处理中的应用.docVIP

一、工程概述????? 广西南防铁路专用线防城港新建铁路调车场工程为吹砂填海路基，总面积近10万平方米。防城港务集团公司因需扩建深水码头，事先将海砂抽吸于码头内侧(即谓吹砂)海边的滩地上，大致形成滨海站场路堤。吹砂时没有按铁路施工规范规定进行分层填筑、分层压实。故填砂路堤承载力不能满足铁路路基的要求，而翻工再分层填筑、分层压实非常困难。因此设计单位要求采用强夯法对填砂路堤进行处理。　　强夯法是使用吊升设备将很重的锤（质量为80～400KN），反复起吊至较大高度（一般为10～40m）后，使其自由落下，产生的巨大冲击能量和振动能量（一般为800～400KN.m，最大可达8000 KN.m）作用于地基，给地基以冲击和振动，从而在一定范围内使地基的压缩性降低，强度提高。改善了地基的受力性能，也改善了砂土的抗液化条件。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。???? 在我国，强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粘土、粉粘土、杂填土、素填土、湿陷性黄土等各类地基。本工程的不同点是利用强夯法对填砂路堤进行夯实。???? 采用强夯加固填砂路堤是基于动力密实的机理，是用冲击型动力荷载，使砂体中的孔隙减少，砂体变得密实，从而提高路基体内的强度。砂土的夯实过程，就是砂土中的气相（空气）和孔隙水被挤出的过程，其夯实变形主要是由于砂土颗粒的相对位移引起。????? 二、强夯法有关理论参数在施工中的应用???? （一）有效加固深度???? 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主要参数。一般可按下列公式估算有效加固深度：???????????????? 式中? H－有效加固深度(m)????? M－夯锤重(t)????? h－落距(m)　?? α－系数, 须根据所处理地基土的性质而定, 对软土可取0.5,对黄土可取0.34～0.5。????? 设计单位要求加固深度为6m，加固后砂堤内的承载力不少于150kpa。根据现有设备，选择锤重M=17.5t, 锤底直径D=2m，落距h=10.3m, α取0.5。则，单击夯击能E=Mh=175×10.3 =1802.5 KN.m。但满夯时（落距h=4.6m），夯击能E=Mh=175×4.6=805 KN.m。这样既符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定,又满足设计要求。????? （二）夯击点的布置与间距????? 本工程强夯处理范围为，铁路站场最外两侧水沟外边墙之间的范围。夯点是梅花形布置，并分主夯点和副夯点，主夯点沿站场铁路线路中线布置，副夯点布置在股道之间。具体布置尺寸和夯击顺序如下图一： ???????????????? 　　　　　　　 ? ???? ????? （三）夯击击数与遍数????? 本工程决定夯击击数的两点依据：????? 1.主夯点最后两击平均夯沉量一般不大于5㎝；同时夯坑周围不应发生过大隆起（这是感观的）。???? 2. 填砂体内的实测承载力大于计算的承载力(这是主要的)。???? 主夯点布置在铁路线路中线上，是将来承受轨道力的主要区域，在试夯区试夯时，主夯点每遍6击，共夯两遍。副夯点则夯一遍6击，满夯为一遍7击。夯坑中心允许偏差0.1D=0.2m，满夯时夯点相互搭接1/4夯锤直径。主夯点经过两遍12击，总沉量达0.8～1.3m（因填砂高度和基底情况不同而差异），副夯点一遍6击后总沉0.7～0.9m。每遍夯击之后，用推土机或铲车把场地重新推平，恢复布点，然后再进行下一遍夯击。满夯后才将路基面按设计标高整平。 ???? （四）间歇时间????? 本工程的填砂路堤为渗透性较大的砂性土，路堤顶面标高6～7m，最高潮位4m，孔隙水主要是沙质海岸的水，较丰富，夯完一遍后多数坑底都有孔隙水潜出。但由于站场点多、线长、面大，对打夯机作业路线进行合理安排，一般数小时后，坑底积水便消散，随之可以安排第二遍夯击。????? 三、填砂路堤体内应力计算及对应点的实测承载力?????? 按《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）第4.14.7条规定：“强夯加固地基的承载力应符合设计要求，检验深度不小于设计深度，……”为此，我们在试夯区钻了数个孔，并作标贯试验，现以DK2+720（1#）钻孔（地质情况：第一层填砂厚6.3m，第二层淤泥质粉土厚2.8m。）为例，检验填砂路堤体内计算应力及强夯后的实测承载力。????? （一）计算图式及条件　　为计算简化并具有代表性,计算图式如图二，路堤顶宽2b=6m，边坡1:m=1:1.5，α= arctg1.5=0.983弧度，h= b/m=3/1.5 =2m，在现场试夯后取样测定的填砂的容重γ=19.1KN/m3≈19KN/m3，淤?泥质粉土容重γ