高填方地基

高填方地基（共10篇）

高填方地基 篇1

一、工程概况

建设中某高速公路的最南段。该路线起于某枢纽立交, 终点暂定省界某隧道北口, 全长约50公里。全线大于15米的高填方路段, 主要分布在路基HC-08标, 为了保证高填方路基施工安全, 配合路基施工技术咨询工作, 西安公路研究院与管理处、施工单位沟通协商后, 计划在K349+270~K349+435和K350+195~+225两处高填方路段进行地基应力及沉降观测工作。

二、观测依据

(1) 《公路路基施工技术规范》 (JTG F10-2006) ;

(2) 《工程测量规范》 (GB 50026-2007) ;

(3) 《高速公路施工标准化技术指南》 (第二分册路基工程) (交通运输部公路局)

三、观测方法

K349+270~K349+435段高填方, 路基中心最大填高23.3m, 边坡高度24.4m, K350+195~K350+225段高填方, 路基中心最大填高23.3m, 边坡高度24.4m。高填方路基施工要求基底清表结束后, 采用强夯置换法加固地基, 置换材料采用坚硬粗颗粒的开山石渣, 且粒径大于30cm的含量重量比不得超过30%;地基加固完成达到复合地基承载力大于260KPa要求, 以后路基每填筑4米, 压路机压实达到设计压实度再进行强夯, 强夯3遍, 每隔4米的强夯完成路基整平填土前, 铺设一层高强度钢塑土工格栅。

在高填方路基基底埋设GYH-3型分离式土压力计, 在高填方路堤中埋设XBHV-10型分层沉降仪, 分别用来观测高填方路基基底应力变化和填方路基分层变形情况, 用于工后沉降监控, 预测工后沉降趋势, 确定路面施工时间。

GYH-3型分离式土压力计承压薄板与传感器分离的结构, 是按照土压力测试理论的要求而设计的, 匹配特性比较好, 测点应力场畸变小, 能大大降低土压计埋设位置上土应力集中的现象, 保证了测量精度, 适合于土中应力的测定。等效弹性模量的提高, 能保证边界土压力的测量精度, 所以也适合于边界土压力的测定。

分辨率:<0.2%F.S;综合误差:<1.5%F.S;

尺寸:承压板Φ140×9 (mm) 总长410 (mm)

测量范围:0~0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0 (MPa) ;

GPC-3型手持式读数仪用于振弦式传感器信号的测量。可显示频率、模数、温度值;可存储1000组测量数据;可与电脑实现数据通讯, 并通过EXCEL平台进行数据编辑和处理。功能强大、使用方便、可靠耐用。

测量范围:频率450~4500Hz;温度-30~100℃;

分辨率:频率-0.1Hz, 温度-0.1℃;精度:频率-0.5Hz, 温度-0.5℃

尺寸:200*100*30; 重量:100g

1、现场测量

现场测量时, 拧松绕线盘后面的螺丝, 让绕线盘转动自由后, 按下电源按钮 (电源指示灯亮) , 把测头放入导管内, 手拿钢尺电缆, 让测头缓慢地向下移动, 当测头接触到土层是中的磁环时, 接收系统的音响器便会发出连续不断的蜂鸣声, 此时读写出钢尺电缆在管口处的深度尺寸, 这样一点一点地测量到孔底, 称为进程测读, 用字母Ji表示, 当然在该导管内收回测量电缆时, 也能通过土层中的磁环, 接收系统的音响器发出音响。

2、仪器维护

1) 因电池容量有限, 每当测量完毕后, 应立即关闭电源开关, 更换电池时, 须拧掉前面板上的两只M4自攻螺钉, 把钢尺电缆从绕线盘上全部放下来, 取下前面板, 便可更换新电池。

2) 测头工作时要求密封, 绝对禁止拆卸, 以免损坏。

3) 测量后必须把钢尺电缆整齐地绕在绕线盘上, 并将测头及钢尺电缆等擦拭干净, 然后放置于箱柜中。

4) 发现测头有故障时, 应立即送厂检修。

5) 测头应轻放、轻拿, 切忌剧烈震动。

6) 测量电缆切忌弯折, 特别是靠近测头端部, 以免断裂和损坏。

4、土体分层沉降管的安装方法

1) 用Φ108钻头钻孔, 为了使测管顺利地放到孔底, 一般需要比安装深度深一些, 它的原则是20米+l米, 10米+0.5米以次类推。

2) 清孔:钻头钻到预定位置后, 不要立即提钻, 需把泥浆泵接在清水里向下灌清水, 直至泥浆水变成清水为止, 再提钻后安装测管。

3) 安装管子的联接采用外接头, 一边下管子一边向管子内注入水 (管了浮力太大时) 。

根据现场情况, 本次共埋设土压力计0.6MPa量级15个, 0.4MPa量级5个, 分别在各段高填方路基基底施工完成后进行埋设。其中:

K349+367高填方断面基底埋设8个0.6MPa量级, 压力盒间距12m, 填石路基填高21.44~31.44m, 埋设压力盒断面基底斜坡长度113m, 压力盒测线电缆测头埋设于左幅路基坡脚处, 所需测线长分别为130m、118m、106m、94m、82m、70m、58m、46m, 合计704m测线。

K350+212.5高填方断面基底埋设5个0.4MPa量级, 压力盒间距6m, 填石路基填高12.31~16.10m, 埋设压力盒断面基底斜坡长度43m, 压力盒测线电缆测头埋设于左幅路基坡脚处, 测线长分别为60m、54m、48m、42m、36m, 合计240m测线。

四、观测频率

1、高填方地基应力观测

(1) 路基填筑施工期间, 根据施工要求, 每完成4m填筑施工观测一次地基应力, 直至填方路堤施工结束;

(2) 路堤施工结束后, 前三个月, 每周观测一次, 雨季期间加密观测;三个月后每月观测一次。

2、高填方路堤分层沉降量观测

(1) 施工结束后前三个月, 每周观测一次, 雨季期间加密;

(2) 三个月后每月观测一次。

五、结论

地基应力及沉降观测对确保高填土路段的质量及安全具有重要意义, 本文简单介绍了高填土路段的监测方法, 这些监测方法的技术手段较为成熟。对可能发生的危及周边环境安全的隐患或事故提供准确、及时的预报, 让有关各方有时间做出反应, 避免事故的发生

摘要：文章分析了高速公路高填土段的地质结构等条件, 确定该路段的监测内容;论述了不同监测内容的监测方法、数据处理和分析要点。

关键词：路基监测,土压力,分层沉降

基于高填方路基施工技术研究 篇2

【关键词】高填方路基；施工准备；工程案例；施工工艺；施工部署；填方材料；技术要求

作为国民经济发展主要命脉，公路工程具备灵活、快速、便捷、机动、覆盖面广等优势，在多种现代交通运输类型中公路占据着重要的地位。以2009年底为例，全面高速公路通车总里程已超过6.5公里，随着社会经济发展速度的不断提升，公路事业也迈向了新的发展阶段。2014年全国新增高速公路通车里程7450公里，至此，全国高速公路通车总里程在2013年10.4万公里的基础上达到了11.145万公里，截止2015年低，公路总里程达到450万公里，国家高速公路网基本建成。现阶段我国已基本形成国家干线公路网，农村交通条件也产生了本质性变化，在进一步夯实交通运输发展事业的同时，必须重视其道路施工建设问题。高填方路基作为公路工程施工的主要构成部分，其施工技术水平的高低对公路工程整体质量起决定性作用。为此，必须重视高填方施工工艺，全面提升施工技术水平，推动公路事业的迅速发展。

一、工程案例

某公路工程路线总长度为1.552千米，其中最大填高为38.77米，由此可见其具备较大填筑高度，为高填方路堤施工。根据现场施工情况，剥蚀—侵蚀中山区为改地段地貌构造形式，592到592.05米为路面设计高程，粉质粘土、强中风化基岩层为沟谷地层岩性特点。0.5到1米为残破积粉质粘土。本工程具有较大道路填方边坡高度，但具有较为平缓的横向地形与基岩面，坡度平均在20%以下，顺着填土底面回填后不会出现总体滑移问题，以此提升路堤稳定性。

二、高填方路基施工准备

1、施工部署

选取填石、填土路堤的方式作为本工程施工计划，选取挖掘机、装载机进行填料装车，运输车辆为大吨位自卸汽车，其施工方案为分层水平填筑、分层压实、推土机平整。选取灌砂法实施压实度检测，同时做好沉降稳定观测工作，如填方路堤沉降稳定观测站的建立。具体施工机械如表1所示。

2、填方材料

硬质砂岩为该路堤30厘米以下路堤范围内填制材料。石块强度需控制在30Mpa以上。为防止路堤不均匀沉降产生路面开裂问题，需将三层钢塑土工格栅铺设于路面底面下方，并根据施工具体情况，将3到6层土工格栅铺设于路堤中上部位。以就地取材为主，本工程可采取片石、卵石。选取片石其粒径为150到300毫米；选取卵石其粒径为40到100毫米。顶部填筑施工为细骨料，粒径需控制在40毫米以下。

三、高填方路基施工工艺

伴随社会主义市场经济发展速度的不断提升，我国公路工程建设事业也得到了极大的发展。为有效解决路基施工问题，满足工程建设要求。必须重视高填方路基施工方式的选择，施工企业在做好施工准备工作的基础上，必须规范施工工艺，只有这样才能实现工程建设的社会效益与经济效益。

1、技术要求

根据工程具体情况，需做好填石路基施工作业，路堑爆破石方为路堤填筑材料的主要来源。按照设计规定，地基承载力不足，需根据设计规定进行换填施工。如高路堤边坡高度在20米以上，需彻底清理填方基底，并做好夯实作业，碎石填筑厚度为1.5到2米，才能进行路堤填筑施工。根据设计要求如路段地下水较为丰富，地基需进行井字形盲沟开挖，深度为1.5到2米，并将碎石填筑沟内，单向土工格栅需设置于路堤中部，以降低地下水影响路基的程度，提升路堤稳定性，降低沉降差异。如岩石地基具有较浅的覆盖层，需做好覆盖层清理工作。在路基填筑施工必须确定路堤宽度，实施有效监控。

2、填石路堤施工流程

第一，基底清理。按照施工现场地质、地形具体情况，实施路堤基底清理作业。一般选取人工方式将其地面附着物去除，随后选取挖掘机、推土机等设备将淤泥、腐殖土清理干净，此类土质不能做好土方填料，需运至规定场地。

第二，填铺石料。按照试验段进行填筑参数的确定，15厘米为最大填料粒径，60厘米为最大松铺厚度，各层最大压实厚度为40厘米，5毫米为最大沉降量。路基填筑施工前期，需利用石灰线将方格网打出，根据路基宽度横向由中线分开，相隔5米纵向进行一道横线打出，也就是相隔5米各个纵向需进行两个小方格的打出，按照路基宽度进行各个方格面积准确计算，并与运输车石料立方数充分结合，进而对各个方格石料卸除车辆总数进行合理确定。按照线路纵向顺其方向进行横坡设置，坡度为2%。推土机整平施工中，如石料粒径太大可选取破碎机进行粉碎，完成整平作业后应做好碾压施工。如坡度较大，需进行横向、纵向台阶的设置，尺寸为1米x1米，并进行土工格栅铺设。

第三，土工格栅施工。先将路基边坡线准确放出，为确保路基宽度满足施工规定，应分别在其2侧进行0.5米加宽，整平晾晒完成的基底土后，可选取一静一弱八强碾压方法作为压路机碾压施工，如路段不平整需与人工方式充分配合。其次，铺设土工格栅时，应保证地面的平整性、密实度，不能出现拉直、重叠、扭曲等问题，2幅相近土工格栅搭接长度为0.2米，顺着路基横向每隔1米通过8号铁丝对土工格栅搭接位置进行穿插连接，并相隔1.5到2米在铺设格栅上通过U型钉在地面固定。完成第一层土工格栅铺设工作后，需进行第二层回填石料填设作业。在未填筑中砂土工格栅上严禁机械车辆通行，只有这样才能确保施工的质量。平整第二层中砂后，应做好水平测量工作，避免因填筑厚度不足导致质量问题。完成第二层土工格栅作业后，需进行0.8米厚中砂填筑。再次，完成第三层中砂碾压作业后，边坡2侧可沿路线纵向进行土工格栅的分别铺设，0.16米为其搭接长度，并做好连接工作。最后，边坡土工格栅如进行2层石料填筑，应进行一层土工格栅铺设，以此向路肩表面土下铺设，完成路基填筑施工后，应立即做好整修边坡工作。

第四，机械碾压。完成土工格栅施工后，即可实施机械碾压作业。初压施工温度一般控制在100摄氏度以上，要求碾压过程中不能出现推移、开裂问题。根据工程需求，可选取双钢轮振动压路机施工，自重为11到18吨之间，速度为每小时2到3千米，碾压重叠宽度为30到40厘米。初压完成即可实施复压作业，通常选取胶轮压路机作为复压主要机械，其自重可控制在25到35吨之间，碾压速度则需控制在每小时2到4千米，根据工程建设要求，可将其碾压遍数合理控制在2到4遍范围内。选取双钢轮压路机作为温拌沥青混合料终压施工的主要机械设备，其自身重量可确定在10到16吨之间，碾压施工的速度则控制在每小时3到5千米之间。开始终压施工时要求其温度控制在70摄氏度以上。完成施工后，则需对其平整度、温度等进行详细检测，并确保其不存在轮迹。

3、路堤边坡网格护坡防护

完成测量放样作业后，监理人员在对其合格验收后，需进行人工开挖基槽作业。一般采用M7.5砂浆砌片石作为边坡坡底护墙与护脚，施工要求砂浆具有饱满性能。同时选取M10砂浆进行勾缝式抹面砌筑，并做好养护作业，避免裂缝等问题的出现。

完成基础砌筑作业后，应做好修整边坡工作，按照路肩边线桩，以人工方式进行全面施工，要求转折位置具有明显棱线，直线位置具有良好平直性，无显著凹凸现象。根据设计坡比对各个网格骨架进行2条固定标线挂出，开挖基槽由人工进行，选取方正形状的片石作为骨架砌筑形式，并在长短时间和里层砌块咬接。

为做好防护工作，通常需在春季进行草皮种植作业，利用人工培植方式实施高填方路基防护施工。要求种植土厚度为20厘米，其固定需选取长度为20厘米的竹签，草皮需和坡面、骨架具有紧密联系。铺设草皮时需具有良好均匀性，并做好防护措施，如适当的洒水、施肥作业等，覆盖时需选取渗水土工布施工。

四、结束语

综上所述，目前我国公路发展还处于初级阶段，其特点主要包含施工难度大、施工工艺复杂与质量要求高等，为有效提升公路工程施工质量，进一步提高公路等级，施工企业必须重视公路工程路基施工技术的应用。高填方路基施工作为公路工程建设的重要组成部分，为全面提升公路工程建设的整体质量，必须规范施工流程，做好施工质量控制工作，只有这样才能推动公路工程事业的迅速发展。

参考文献

[1]徐明，宋二祥.高填方长期工后沉降研究的综述[J].清华大学学报（自然科学版）网络.预览，2009（06）

[2]霍金岗，赵智超，霍文财.山区高速公路高填方路基边坡稳定性研究[J].中国新技术新产品，2011（17）

[3]杜高昱，何成建，郝飞.高填方路堤施工工艺研究[J].筑路机械与施工机械化，2006（08）

[4]赵炼恒，罗恒，李亮，杨小礼，曾中林.冲击压实技术在高速公路高填方路基中的应用研究[J].岩石力学与工程学报，2006（S2）

[5]郭会芝，孙晓鹏，贾继尧.高速公路工程高填方施工工艺简述[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（08）

[6]郭志东，杜智超，刘静宜.山区乡村公路工程高填方路基处理技术措施[J].国防交通工程与技术，2012（S2）

高填方涵洞复合地基处理方法研究 篇3

1 采用换填法处理

图1中的垫层宽度是指垫层超出基础底板边缘的宽度。

由图1可知, 换填处理只处理基础底板宽度范围时, 处理效果较差, 换填5m仅与加宽处理5m时换填2~3m的效果相当。工程实践中很少采用超过3m的换填处理, 因此, 在进行换填设计时应当加宽换填范围, 结合前面的理论计算与数值模拟结果, 推荐处理范围加宽5~10m, 即与涵洞基础尺寸相当的处理范围。

2 采用柔性桩复合地基法处理

根据竖向增强体的性质, 桩体复合地基包含柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。数值模拟压缩模量Es=100MPa, 泊松比μ=0.30, 天然重度γ=18k N/m3的柔性桩复合地基处理, 数值模拟结果如图2所示 (图中d为桩径) 。

由图2可知, 柔性桩复合地基对涵洞受力与位移的影响比较均匀, 无论是对盖板涵还是拱涵, 曲线都没有明显的突变趋势;工程当中桩长一般不会小于4m, 桩长大于4m的柔性桩复合地基, 涵顶压力增长也比较缓慢, 涵体位移随着桩长的增长, 得到一定程度的控制, 同时会引起涵顶压力增加。

3 采用刚性桩复合地基处理

刚性桩复合地基包括CFG桩复合地基和低强度混凝土桩复合地基等, 数值模拟压缩模量Es=20GPa, 泊松比μ=0.20, 天然重度γ=21k N/m3的刚性桩复合地基处理, 数值模拟结果如图3所示 (图中d为桩径) 。

从图3可知, 采用刚性桩复合地基处理软弱地基对涵洞受力的影响效果比较具有规律性。桩长小于4m时, 无论是盖板涵还是拱涵, 随着桩长的增加, 涵顶压力变化都比较缓慢;桩长在4~9m时, 涵顶压力变化加剧。产生这种现象的原因是:数值模拟时基底以下10m范围为软土, 10m以下采用固定支撑模拟基岩, 随着处理深度的增加, 软弱下卧层的厚度逐渐减小, 这在一定程度上影响了涵体的位移与受力。

4 结论

本文通过数值模拟结果表明垫层宽度约为1倍基础宽, 深度为2~3m时的处理效果最好;随着处理深度的增加, 柔性桩和刚性桩复合地基的涵顶位移逐渐减小, 涵顶压力逐渐增大;并且无论桩距是2倍桩径或是3倍桩径, 刚性桩复合地基处理效果为三者最好;当处理深度大于5m时, 柔性桩复合地基与刚性桩复合地基处理效果接近。

摘要：本文通过数值模拟手段, 对换填法、刚性桩复合地基法和柔性桩复合地基法的处理效果进行研究。

高填方地基 篇4

关键词：高填方路基施工质量控制

前言

在高填方路基段，常出现路基整体下沉或局部沉降，路基不均匀沉降，引起的纵横向开裂；路基滑动或边坡坍塌等现象，是公路工程中的一个突出现象，必须根据工程实际，进行全过程的系统和科学管理，加强控制施工中各个环节工序的工程质量，从思想上认识质量的重要性，从技术上加强管理，从客观上制定一套科学的管理程序，就能减少高填路基的不均匀沉降，从而减轻桥（涵）头跳车现象，提高社会经济效益。

1高填方路基施工控制要点

1.1施工前

（1）施工前先填筑试验段。施工前选择一长度不小于200m的填方地段作为试验段，以取得压实设备的类型、最佳组合方式、碾压遍数及碾压速度、工序、每层材料的松铺厚度、材料的含水量等有关数据以指导施工。

（2）施工前准备工作。人员、材料及机械设备准备、路基放样、路基清表、路基填前碾压。

（3）填方区上料。按每层松铺30cm厚度计算卸料密度，由远及近进行卸料，一层料卸完后，即停止卸料，进入摊铺和整平阶段。

（4）填方的整平。按层厚30cm的松铺厚度、采用自重30t以上大型履带式推土机初步摊平，再用平地机进行精平，并按照设计的横坡施工，以利于排水。对机械无法到达边角处采用人工找平。

（5）填方碾压。碾压采用振动式压路机，压路机的行驶速度控制在4km/h之内，先静压一遍，然后振动压实三遍，最后再静压赶光。碾压时直线段由两侧向中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行，横向接头重叠0.4m～0.5m，纵向碾压轮迹重叠1m～1.5m，碾压不到之处，用小型机械配合夯实。做到无漏压，无死角，确保碾压均匀。

1.2技术质量控制

（1）严格控制摊铺厚度。路基填筑工程使用配套的机械化施工，形成挖、装、运、摊、平、压机械化流水作业，实行“划格上土，挂线施工，平地机整平”。

（2）严格控制填方土质，选择经试验合格的填料进行填筑，含有有害杂质及劣质土不得使用。

（3）严格进行压实度的试验检测，采用灌砂法检测。

（4）严格控制路基渗水部分的填筑材料，选取水稳性高及渗水性好的填料进行填筑，防止渗透动水压破坏路基边坡的稳定。

（5）结合永久排水做好施工期间的临时排水工作。在填层面设2%～4%的横向排水坡，并在路基两侧边坡处每隔10m～20m交错设置临时排水沟，以保持路基表面不积水，保证路基边坡排水通畅。

（6）定期进行沉降稳定观测，并做好沉降量观测记录。

2高填方路基施工的新技术

2.1强(重)夯技术在高填方路基施工中的应用

（1）强夯原理

地基处理的目的是改善土的性质和结构，减小土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生。强夯法就是针对湿陷性黄土的特性，采用起重机将大吨位的夯锤提升到一定高度，使其自由下落，通过对地基施加很大的冲击能，使地基强度提高，土的压缩性降低，消除黄土的湿陷性，以达到地基加固目的。重锤冲击致使土颗粒破碎或产生水间的相对移动，使微结构破坏，从而使孔隙中气体迅速排出或压缩，孔隙体积减小，从而形成较密实的土体结构。

（2）施工方法

①强夯施工

原地面采用强夯处理。对Ⅱ级自重湿陷性黄土路段或填方大于8m路段采用强夯处理，强夯单点夯击能大于1000kN·m，采用1.6倍锤径左右的点距，以梅花形夯击，单点夯击次数第一遍不少于4击，第二遍不少于5击；以最后2击平均沉落量小于5cm控制单点夯击次数；第三遍采用夯击能为500kN·m满面夯实，每点夯击3～4击，处理范围为路基坡脚以外3m内。

②重夯施工

每填筑3m高路基，进行重锤满面夯实一次。重锤施工单点夯击能600kN·m，以最后一击夯沉量小于2cm控制单点夯击次数。

（3）强(重)夯施工检验和质量控制

①将地表杂草、树根、腐殖土清除干净，原地面推平后压实并测量原地面压实度。

②在整平场地上，按夯点布置图布置夯点，夯点位置应准确测放，标明位置，方可施工。

③夯前应对锤重及落距进行标定，夯击时严格按照设计确定参数及标准进行。

④现场使用S3水准仪测量夯沉量，同时做好强夯过程中的测量记录工作。

（4）强夯处理结论

①土的天然含水量在低于塑限含水量的1%～3%，且接近最佳含水量时，强夯效应最好。

②湿陷性黄土夯实到一定程度，夯实遍数对加固深度影响较小。

③在夯沉量满足要求的情况下，可消除黄土湿陷性，达到加固地基的目的。

2.2土工格栅在高填方路基施工中的应用

土工格栅是以聚丙烯、高密度聚乙烯为原料，经特别的挤压、成板、冲孔过程后再纵向、横向拉伸而制成，均匀荷载分布，具有较高的双向拉伸模量和抗拉强度，较高的抗机械破坏能力、耐久能力。土工格栅运用在路基纵向填挖交界处及地面坡度陡于1：3.0路段处，其加铺在路床顶及路床顶以下150cm处，每幅土工格栅相接部位重叠复压20cm，并用锚钉加固，其间距为1m，均匀分布。土工格栅有提高路基整体稳定性，防止路面反射裂缝，延缓反射裂缝的发生和发展，增强路基承载力，延长路基使用寿命，施工省時省力等作用。土工格栅由于其具有优良的抗拉力学特性、稳定的质量和施工方便等特点，近年来已被广泛应用在公路工程建设领域。在我国公路建设中，更多地选用土工格栅来进行高填方路基的整体稳定性加固，有效地改善了高填方路基整体失稳的技术难题。目前土工格栅不仅用于路基工程，而且在大中小修路面工程中得到了广泛的运用，其效果良好。

3小结

随着我国国民经济的高速发展，现代经济对我国公路行业的施工质量提出了更高要求，特别是高填方路基的施工质量，将直接关系到道路运输的安全与畅通。公路工程一般工期短、任务重，不可能以施工过渡式路面达到简易通车，来满足路基的自然沉降，必须确保高填方路基在竣工时具有足够的强度和稳定性。因此，做好高填方路基施工过程的质量控制具有重大意义。

参考文献：

[1]JTGF10-2006，公路路基施工技术规范.[2]郭文魁.浅谈公路路基的施工方法.科技信息.

高填方地基 篇5

国内许多研究人员对冲压技术进行了研究, 马连宏[2]对冲击压实机械进行填前碾压以及路基分层振动压实后, 再用冲击式压路机进行补压的施工技术及检测要点进行了详细分析。康景文等[3]在昆明新建机场采用冲击压实技术对原状红黏土地基进行冲击碾压处理实验。随着国内大规模填筑工程的展开, 许多学者也陆续对冲击碾压进行了深入分析[4,5]。

冲击碾压法对处理湿陷性黄土地基有着较好的应用。范义明等[6]利用冲压技术对湿陷性地区黄土高填土工程进行处理;景宏君等[7]利用多种检测手段对冲击碾压后的黄土路基进行检测;王吉利等[8]对黄土地区某高速公路路段进行冲击碾压, 探讨地基土的压实度等参数随冲压遍数的变化规律。这些研究并没有涉及湿陷性高填方黄土场地冲压试验, 高填方工程的特点就是严格控制工后沉降, 严控沉降势必要对冲压方法进一步深入研究。压实度检测试验方法的不同必定给试验结果带来一定的影响, 至于这种影响有多大, 前人关于这方面的研究目前较少, 有待进一步研究。

本文在前人研究基础上, 利用32 k J冲压机对3种不同虚铺厚度的黄土填筑体进行碾压, 利用灌砂法对压实度进行检测, 选出较理想的虚铺厚度和冲压遍数。另外, 对冲击碾压后的24 000 m2的黄土场地取样48组, 分析环刀法、灌砂法和无核密度仪对压实度的影响规律, 以及酒精灯燃烧法和无核密度仪对含水率测定的影响。试验结果可为为湿陷性黄土高填方场地大规模施工提供一些有益经验和技术参数, 也可为同类工程建设提供参考。

1 试验概况

1.1 地质条件

试验场地位于延安市宝塔区柳林镇, 建筑场地修建于黄土梁上。试验场地勘探深度范围内揭露的地层自上而下依次为植物层 (Q4pd) 、坡洪积 (Q4pl+dl) 粉质黏土、第四系上更新统风积 (Q32eol) 、残积 (Q31el) 古土壤、中更新统风积 (Q2eol) 黄土、残积 (Q2el) 古土壤。场地通过勘探波速测试得到该建筑场地类别属于Ⅱ类场地。试验区域位于黄土梁上, 湿陷性黄土厚度达到30 m, 属于Ⅳ级自重湿陷性黄土。

通过多组室内重型击实试验得到该取土场Q3黄土平均最大干密度约为1.86 g/cm3, 平均最优含水率约为12.1%, 图1中仅列出一组重型击实实验结果, 为试验提供压实度检测依据。

1.2 试验设备及检测手段

试验选用宇通重工6830型的32 k J的冲击碾压机, 轮宽为90 cm, 轮距为126 cm。如图2所示, 要求形式速度为10~12 km/h, 并配有徐工GR180平地机一台, 搭配使用, 以达到最好冲压效果。

采用灌砂法、环刀法和无核密度仪3种试验手段, 以比较三者对压实度检测结果的影响。本文试验采用HUMBOLDT H-4114SD.SF型无核密度仪, 灌砂法试验采用的标准砂密度为1.41 g/cm3, 环刀法试验采用环刀体积为200 cm3, 试验方法严格按照规范[9,10]执行。

1.3 试验方案

选用3个2 500 m2的平坦场地进行虚铺厚度分别为80, 100和120 cm的Q3黄土。本次试验土料为浅黄色, 硬塑状态, 具有大孔和节理且结构疏松的Q3黄土, 土料深度约在地面下1~4.5 m, 该层土受表面雨水影响较大, 含水率约在10%~16%之间, 较符合试验要求。

对冲压遍数分别为8、12、16、20、24、28、32和36遍的过程记录沉降量, 并通过灌砂法检验上中下3层的压实度, 寻求最优冲压遍数。80 cm区域检测压实度开挖上中下代表厚度为10~30 cm、30~50cm和50~70 cm;100 cm区域检测厚度分别是15~35 cm, 45~65 cm和75~95 cm;120 cm区域检测厚度分别是20~40 cm、50~70 cm和80~100 cm。冲击碾压完的沉降观测采用水准仪完成, 观测点为场地中心部位。

利用灌砂法和环刀法以及无核密度仪法对施工现场累计24 000 m2区域进行了48次对比试验, 每500 m2检测一次, 包括比较三者的压实度, 以及采用酒精灯法和无核密度仪量测含水率的试验。环刀法取样在灌砂法代表深度2/3处, 无核密度仪基本与灌砂法代表深度一样。采用方差分析方法对试验数据进行分析, 得到不同方法对压实度和含水率结果的影响。

2 试验结果分析

2.1 沉降观测分析

冲压过程中, 在试验区域中心点位置采用水准仪测试沉降变化。图4是沉降点观测值随冲压遍数之间关系。32遍冲压结束, 80 cm区域沉降量为0.17 cm;100 cm区域沉降量为0.26 cm;而120 cm区域36遍后沉降为0.51 cm, 从以上分析可知, 虚铺厚度越大, 沉降量在后期仍然较大, 这与虚铺厚度越大不利于压实有关。厚度越薄, 在相同功率作用下, 更有利于达到沉降稳定、压实度合格的要求。可以认为, 冲压前期, 虚铺厚度越薄沉降量越大;而冲压后期, 虚铺厚度越薄则沉降量越小。

图5是3个区域累计沉降量随冲击遍数的变化曲线。80 cm区域冲压32遍, 累计沉降量为13.45cm;100 cm和120 cm区域冲压36遍后, 累计沉降量为14.96 cm和13.36 cm。累计沉降量曲线显示80 cm区域沉降已经稳定, 而其他2个区域累计沉降量仍然有增长的趋势, 尤其是120 cm区域。对于120 cm区域, 较大的厚度并没有带来最大的累计沉降量, 在相同击实功率作用下, 厚度越大沉降越大, 但是较大的厚度显然没有带来较大的沉降, 这与120 cm区域较薄的土层形成硬壳有关。坚硬的硬壳区域密度较高, 但也阻碍和减弱了上部压实功向下传递的作用, 较深的土层沉降未完全有效发挥。

从施工经验来看, 平地机必须配合冲压机, 每冲压4遍, 平地机刮平地面一次, 否则冲压地面凹凸不平, 降低冲压机行驶速度, 并且给操作手带来驾驶难度。由图4和图5可知, 前12次冲压尤为重要, 该阶段沉降量发挥最大, 且坚硬的表层硬壳没有出现, 可以说前期冲压的好坏很大程度决定了作业区能否达到设计要求。

2.2 压实度检测分析

图6~图8分别是3个区域压实度随冲压遍数的变化曲线。该节中压实度检测采用灌砂法, 每个区域取其3个深度, 规定每个检测深度均达到设计要求即为合格, 取样深度前文中已经详述。

80 cm试验区域 (图6所示) , 冲压28遍3个深度基本均达到压实度93;冲压达到32遍后, 3个深度基本均达到了压实度95设计要求。冲击遍数较少时, 浅层压实度反而较小, 这与冲压机压实原理有关, 冲压过程中, 凸轮冲击填筑体, 凹凸不平, 在平地机配合下刮平高低不平的土, 浅层不一定密实, 而较深部位填筑土受力较为均匀, 相互挤压也较为协同一致, 势必造成浅层的压实度小于较深部位。

冲压100 cm区域 (图7) , 冲压32遍之后, 15~35 cm和45~65 cm深度基本达到了95要求, 而75~95 cm深度没有达到设计要求, 压实度仅为94, 冲压36遍后, 压实度也仅仅提高到94.3。很明显虚铺100 cm的黄土填筑体, 即使冲压遍数达到了36遍, 仍然较难达到设计要求。前期冲压过程中, 较浅的填筑体黄土已经形成坚硬层, 而较深部位冲压作用力较难达到该深度, 导致后期即使冲压遍数提高, 也很难达到设计要求。

冲压120 cm区域 (图8所示) , 28遍可以使50~70 cm深度基本达到压实度93, 冲压32遍20~40cm和50~70 cm深度基本达到95设计要求, 但较深的80~100 cm即使冲压36遍, 仍然达不到设计要求, 这与虚铺100 cm区域冲压结果较为相似。冲压作用功达不到这个深度, 导致了压实度不能符合要求。

从以上分析来看, 32 k J冲压机在规定要求下, 虚铺80 cm土料冲压28遍, 压实度可以达到93, 冲压32遍压实度可以达到95以上, 而土料虚铺100cm和120 cm时, 冲压36遍压下层压实度很难达到95。虚铺厚度大于80 cm后, 较深部位压实度很难达到要求, 即使加大冲击遍数, 压实度上升的幅度也较小, 因此, 从本文的试验来看, 黄土填筑体虚铺厚度达到80 cm较为合适, 一方面有利于提高施工压实质量, 另一方面也可以克服后期压实度增长的困难。建议32 k J冲压机虚铺80 cm湿陷性黄土土料为该高填方工程较好的施工方式。

2.3 检测方法对试验结果的影响

在黄土高填方施工现场, 500 m2取一个试验点, 用了环刀法、灌砂法和无核密度仪法对48个区域进行了对比试验, 得到的压实度数据如图9所示, 共取得144个数据, 通过方差分析和T检验等手段获得三者之间关系。图10是酒精燃烧法和无核密度仪直接量测结果对比图, 在48个区域共取得了96个数据点。

方差分析是从观测变量的方差入手, 研究诸多控制变量中哪些变量是对观测变量有显著影响的变量。在科学实验中常常要探讨不同实验条件或处理方法对实验结果的影响。通常是比较不同实验条件下样本均值间的差异。限于篇幅文中不再列出分析方法步骤以及计算公式, 详见文献[11]。

对于压实度比较组, 单因素方差分析得到3种试验方法获得的压实度均值和标准差, 如表1所示, 从均值角度分析, 灌砂法得到的压实度较小, 无核密度仪居中, 而环刀法则较大, 环刀法要大于灌砂法约2个百分点。3种试验方法得到的样本显著性如表2所示, 由表2可知, 显著性等于0.007, 这表明三种试验方法得到的压实度存在显著性差异, 需进一步事后T检验, 其结果如表3所示。

表3中记录了三种方法压实度的显著性, 由该表可知, 环刀法和灌砂法存在显著性差异, 环刀法得到的压实度显著性高于灌砂法;环刀法和无核密度仪法、灌砂法和无核密度仪测定的压实度不存在显著性差异。环刀法取样位置为灌砂法代表深度的2/3处, 仅代表了2 cm深度范围类的压实度, 仅仅为一个点, 而灌砂法相对于环刀法代表深度范围较大, 充分反映了填筑体密实情况, 更具有代表性。

无核密度仪通过电极之间的无线电高频率来测量压实土壤材料的介电性和密度, 并将测量得到的介电性与“土壤模块”做比较。“土壤模块”是土壤类型的特定标准, 它有一组预先测量得到的特定介电性, 这组介电性代表了一系列的密度值。可以说无核密度仪测定的结果是通过前期若干试验基础上得到, 代表了填筑体压实度本身固有属性, 不轻易随外界因素改变。因此环刀法和无核密度仪法、灌砂法和无核密度仪测定的压实度是比较接近的, 他们两者之间不存在显著性差异。

注:表中*表示均值差的显著性水平为0.05。

无核密度仪与酒精灯燃烧法分别采集了48个样本, 通过单因素方差分析, 2种方法的含水率均值和标准差如表4所示, 比较均值可知酒精灯燃烧法得到的含水率要高于无核密度仪。表5记录了2种方法的显著性为0.046, 在0.05水平上, 2种方法存在显著性差异。如前文所述, “土壤模块”是土壤类型的特定标准, 介电性代表了填筑土的含水率值;而酒精灯燃烧法受到填筑体中有机质、土样获取保存途径以及人为操作等因素制约, 导致两种方法获得的含水率存在显著性差异。从均值来看 (表4) , 酒精灯燃烧法高于无核密度仪测定的含水率约0.83%。

图11是无核密度仪测定的含水率与酒精灯燃烧法测定的含水率之间对比关系, 去掉如图所示的4个较离散的对照点, 可以看出两者关系呈现较好线性趋势, 通过最小二乘法得到:

式 (1) 中, wuc代表无核密度仪测定的含水率 (%) ;wqc是酒精灯燃烧法测定的含水率 (%) 。该式可以为无核密度仪测定含水率的校核和标定提供一定的参数依据。

3 结论

为某湿陷性黄土高填方场地提供施工依据, 选用32 k J冲压机, 虚铺3种厚度, 对冲击碾压后的地基采用灌砂法进行压实度检测, 寻求合理的虚铺厚度和冲压遍数。对环刀法, 灌砂法和核子密度仪法获得的压实度, 酒精灯燃烧法与无核密度仪测定的含水率结果进行了单因素方差分析, 寻找试验方法的不同对试验结果的影响规律。研究结果表明:

(1) 冲压前期, 虚铺厚度越薄沉降量越大;而冲压后期, 虚铺厚度越薄则沉降量越小。相同击实功率作用下, 厚度越大沉降越大, 但是较大的厚度没有带来较大的沉降, 这与虚铺厚度较大的土层形成硬壳有关。冲压前12次尤为重要, 该阶段沉降量发挥最大, 且坚硬的表层硬壳没有出现。

(2) 32 k J冲压机在规定要求下, 虚铺80 cm土料冲压28遍, 压实度可以达到93, 冲压32遍压实度可以达到95以上, 而土料虚铺100 cm和120 cm时, 冲压36遍压下层压实度很难达到95, 建议32 k J冲压机虚铺80 cm土料为该工程较好的施工方式。

(3) 环刀法和灌砂法存在显著性差异, 环刀法得到的压实度显著性高于灌砂法;环刀法和无核密度仪法、灌砂法和无核密度仪测定的压实度不存在显著性差异。

(4) 酒精灯燃烧法与无核密度仪测定的含水率存在显著差异, 酒精灯燃烧法得到的含水率要高于无核密度仪。

本文试验结果可为为湿陷性黄土高填方场地大规模施工以及试验检测提供一些有益经验和技术参数。

摘要：为某湿陷性黄土高填方场地提供施工依据, 对虚铺3种厚度的填土进行了冲击碾压试验, 寻求合理的虚铺厚度和冲压遍数;并对环刀法、灌砂法和无核密度仪法测定的压实度以及酒精灯燃烧法和无核密度仪测定的含水率进行单因素方差分析, 探讨了不同方法对试验结果的影响规律, 主要结论包括:冲压前期, 虚铺厚度越大沉降越大;冲压后期, 较大的虚铺厚度沉降却较小, 这与较大的虚铺厚度土层形成硬壳有关。前12遍冲压沉降量较大, 该阶段很大程度决定了压实度能否达到设计要求。虚铺80 cm土料冲压28遍, 压实度可以达到93, 冲压32遍压实度可以达到95以上;而土料虚铺100 cm和120 cm时, 即使冲压36遍压实度很难达到95。建议32 k J冲压机虚铺80 cm土料为该工程较优厚度。环刀法和灌砂法测试压实度存在显著性差异, 环刀法得到的压实度高于灌砂法;环刀法和无核密度仪法、灌砂法和无核密度仪测定的压实度不存在显著性差异。酒精灯燃烧法与无核密度仪测定的含水率存在显著差异性。试验结果可为湿陷性黄土高填方场地大规模施工提供一定的指导, 也可为同类工程建设提供参考。

关键词：湿陷性黄土,冲击碾压法,压实度,方差分析

参考文献

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高填方地基 篇6

1.1 工程概况及工程地质

广州大功率机车检修基地位于广州花都区狮岭镇西头村,京广线西边,山前旅游大道北侧,为高丘陵间谷地区,主厂区东侧、南侧为高填方区,填方深度高达17m;主厂区中偏西北部的车体联合厂房中部有一串带状水塘沿东南—西北方向斜跨,东南方向延伸影响到组装联合厂房的东北角,此区域也为填方地段,填土深度高达20m。对于高填方区,填土深、压实周期长且施工难度大。同时新填土要经过一个以上雨季自然沉落5%～10%(也就是沉落1.0m～2.0m)才能较稳定,对厂房房屋基础、设备基础、地坪、道路影响较大,经专家论证比较各种加固方法,选定高压旋喷桩对高填方区进行地基加固处理

检修基地场区工程地质:(1)丘坡区表层为第四系残积粉质粘土,褐黄色,硬塑～坚硬,厚5.2m～12.5m,下为燕山期花岗岩,其中全风化层褐红～灰黄色,呈土状,遇水易软化,夹有球状风化的弱风化体,直径2m～5m,厚度7.43m～44.9m,强风层,褐黄色,呈块状,厚0m～5.1m,以下为弱风化,肉红色,岩芯呈柱状,质硬性脆,抗压强度较高。(2)谷地表层褐黄、灰黄色粉质粘土,软塑,厚5.2m～6.4m;下为含粘土粗砂,灰白色,中密,饱和,厚1.8m;局部夹有0.8m～2.1m灰黑色淤泥质粘土;以下为粉质粘土,灰白色,硬塑,厚2.2m;底部为花岗岩全～弱风化层。水田表层有厚0.5m灰色种植土,水塘表层有1m～3m灰色淤泥。

1.2 高压旋喷桩试桩

根据工程勘察资料,超过10m填方的采用高压旋喷桩设计。本工程采用单管法高压旋喷设计,利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后,以高压设备将高压水泥浆为22MPa的高压喷射流横向喷射出,冲切、扰动、破坏土体,同时钻杆以一定速度逐渐提升,将浆液与土粒强制搅拌混合,浆液凝固后,在土中形成一个圆柱状固结体(即旋喷桩)(见图1),以达到加固地基或止水防渗的目的。

1)技术参数及布置。在鱼塘区域和填土厚度超过10m采用单管高压旋喷桩,桩端在鱼塘内应超过淤泥层3m,非塘区应超过填土层2m。

2)旋喷参数。a.桩径:500;b.工作压力:25MPa～26MPa;c.喷嘴个数:1个,喷嘴直径:2.3mm～2.5mm;d.提升速度:18cm/min～20cm/min;e.转速:15r/min～20r/min;f.注浆材料:掺加P.O 42.5普通硅酸盐水泥56kg/m;g.水灰比:1∶1;h.浆液流量:60L/min～70L/min。

3)布桩要求。按梅花形交错布置,桩距为1.2m×1.2m,1.35m×1.35m,1.5m×1.5m共三种,每种桩距做2组,每组7根桩,每桩间隔不小于10m。

4)试桩检验。a.按照广东省标准DBJ 15-38-2005建筑地基处理技术规范的要求作单桩复合地基荷载试验和多桩复合地基荷载试验,要求提供每一种桩距的复合地基承载力特征值指标和复合地基变形模量指标。试验加荷参考荷载承载力特征值可按120kPa～150kPa。b.试验必须在桩施工28d后进行,每组桩中间3根做多桩复合地基试验,余下桩每边选1根做单桩复合地基试验,1根做抽芯试验,如图2所示。

5)检验结果。检验结果见表1。

2 单管高压旋喷桩施工流程及质量控制

2.1 施工流程

高压旋喷桩施工流程见图3。

1)布孔。先用全站仪确定旋喷桩的内外边线及第一根桩中心位置,放样误差不大于5cm,然后每隔20根桩复核桩位一次。桩位偏差均保证不大于5cm。2)钻机就位。钻机进场安置在布设的桩位上,钻杆杆端必须对准桩位中心,垂直度偏差不大于0.50。3)钻孔。钻机就位后钻孔至设计深度,在钻孔过程中随时调整机架垂直度确保其偏差不大于插管及水泥浆的配制钻孔完成后插入喷射注浆管。在进行插管的同时需进行水泥浆的配制,旋喷桩使用的水泥用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥,要求新鲜无硬块,水灰比控制在1∶1,为消除离析,再加入水泥用量2%的早强剂。使用时滤去硬块、砂石等。单桩水泥用量按现场试喷后确定水泥用量。施工前在每只搅拌桶上作好标记,放入一定量水泥和水,搅拌均匀后,使浆液面达到相应位置。5)喷射作业。该项操作是高压旋喷桩施工中最关键的一个环节,带有喷头装置的旋喷钻杆至预定深度后,启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,自孔底由下而上进行喷射施工作业,旋喷钻杆边喷边提升,直至设计标注为止。6)拔管。旋喷作业完成后拔出注浆管,并做好桩顶标记。7)清洗机具。注浆施工完成后,清洗注浆泵、喷嘴、送浆泵、浆液搅拌机,以免堵塞。8)移动机具。将旋喷机具设备移至下一个孔位,进行同样的循环操作。9)废浆处理。施工过程中,每个旋喷桩会产生桩固结体体积的20%的废液,引导废液进入排浆沟,然后用粘土覆盖10cm。

2.2 单管旋喷桩施工质量控制

1)施工前应检查水泥、外掺剂、桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度、高压喷射设备的性能。施工中应检查施工参数(压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等)情况及施工程序。施工结束后28d,对桩体强度、承载力、平均直径、桩体中心位置、桩体均匀性等质量及承载力进行检验,达到规范要求。2)喷射完成后,由于喷射浆液的离析作用,一般均有不同程度的收缩,使固结体顶部出现凹穴,所以应及时采用水灰比为0.5的水泥浆进行补灌,并要防止其他钻孔排出的泥土杂物进入。为了加大固结体尺寸,或为避免固结体尺寸减小,可以采用提高喷射压力、泵量或降低回转与提升速度等措施,也可采用复喷工艺。3)在喷射注浆成桩过程中须拆卸注浆管时,应先停止提升和回转,同时停止注浆,最后停机;待拆卸完毕继续喷浆时,须重新启动高压泵,待泵量泵压正常并达到设计要求后,才能开始注浆,开始喷射注浆的孔段必须与前段搭接10cm,以防止固结体脱节出现断桩现象。4)冒浆的处理:在旋喷处理中,往往有一定数量的土粒,随着一部分浆液沿着注浆管壁冒出地面。通过对冒浆的观察,可以及时了解土层状况、旋喷的大致效果和旋喷参数的合理性等。根据经验,冒浆量小于注浆时的20%者为正常现象。超过20%或完全不冒浆时,应查明原因并采取相应的措施。5)喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。6)喷射完毕后,应冲洗喷射管,可用清水喷射冲洗。施工中应做好剩余泥浆处理,及时将泥浆运出或现场短期堆放后作土方运出。

3 结语

地基加固工程于2010年4月28日正式施工,6月8日正式完工,在施工过程中共开挖10根桩进行桩头质量的自检,均未发现异常情况,对此复合地基进行了静载试验检测,所测两点极限承载力均大于600kPa,得出复合地基承载力平均值为fspm=300MPa,满足设计要求本工程地基采用高压旋喷桩复合地基对高填方地基进行加固,与其他桩基处理方案相比,可节约投资近1/3,取得了较好的经济效益和社会效益证明是成功的。

摘要：对广州大功率检修基地工程主厂区东侧、南侧高填方区采用高压旋喷桩进行了地基加固处理,从高压旋喷桩加固高填方地基的平面布置、加固深度、复合地基计算强度、室内试验与现场试验检测效果评价等方面作了详细论述,以期为类似工程应用提供借鉴。

关键词：高压旋喷桩,高填方,地基加固,检测

参考文献

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高填方地基 篇7

沁园春 (水岸君山) 项目位于福州马尾区君竹村后山, 占地面积约1100亩, 主要规划建设3-3.5层别墅小区。场地分为A～F地块 (图1) , 原来全部为山地丘陵沟谷地貌, 由于规划设计对基地标高进行了大规模调整, 采取了南低北高有利于建筑布局的坡地设计, 因此对原始场地进行了较大规模挖填, 总挖填方量达到250多万方 (图2) 。开挖回填土主要以场地内中-微风化花岗岩块石、碎石为主, 块石、碎石粒径大小不等, 一般在100 mm以上, 个别大于1000 mm, 均匀性较差。回填深度不一, 一般可达5～15m, 极少最深高填方达25m。项目拟采用浅基础, 由于场地由松散的开山碎石堆填形成, 若不进行地基处理, 其承载力及变形无法满足设计要求。

2 采用强夯地基处理技术的原因分析

2.1 采用强夯的必要性分析

原“跑马场” (君山乐园) 场地已填方较为随意, 目前在原有场地上建设住宅项目, 荷载要求和使用要求均有提高;原始山地存在悬崖、陡坎, 后经大块石、碎石填方, 难免存在“空穴”情况;三通一平施工中, 土石方挖填较为随意, 原地皮未作处理, 存在相对软弱层;填料绝大部分为块石、碎石, 大小不一, 极不均匀, (空) 孔隙大小相差很多, 在震动时难免产生沉降;山地环境, 填料空隙大, 径流或下雨地表水渗入容易引起细颗粒流失, 场地处于地震区, 有7度抗震设防要求。

因此, 在土石方施工过程中、地基处理之前, 建设单位邀请专家组召开讨论会, 经过多方比较, 一致认为采用强夯法进行地基处理无论在经济上还是技术上都较为合理可行。

2.2 强夯法处理地基技术的优点与适用性分析

强夯法地基处理技术具有以下优点:使用机械设备简单, 施工工艺操作简单, 适用土质范围广, 加固效果显著, 可取得较高的承载力, 一般地基强度可提高2～5倍;变形沉降量小, 压缩性可降低2～10倍, 加固影响深度可达6～l0m;处理后可使土体颗粒结合紧密, 有较高的结构强度;工效高, 施工速度快 (根据施工经验来看, 一般一台强夯设备每月可加固地基5000～10000 m2) , 较其他地基处理方法可大幅缩短工期;施工过程中除机械油料外基本无原材料投入、施工费用低, 可大量节省投资 (有关资料显示, 采用强夯进行地基处理比换土回填节省投资约60%、与预制桩加固地基相比, 可节省投资50～70%、与砂桩相比可节省投资40～50%) ;还有该方法施工不受季节性的影响, 工期的连续性较强, 同时耗用劳动力少和现场施工文明等优点。

强夯法可适用于碎石土、砂土、低饱和度粉土、粘性土、湿陷性黄土、高填土、杂填土等, 多用于含土场地, 本场地填料主要以块石、碎石为主, 认为适合 (只有特异性) 。而且本项目远离市区、场地大, 虽为山地, 但施工道路交通方便, 采取强夯法进行地基处理施工难度低, 可大规模作业, 对周边影响小, 具有明显的优势。

3 强夯法加固机理与强夯参数设计

3.1 强夯法加固机理

强夯法是利用起重机 (可配三角架、龙门架) 将大吨位 (一般8-25t) 夯锤起吊到6～30m高度后, 自由下落, 给地基土以强大冲击能量的夯击, 使土体中出现冲击波和很大的冲击应力, 迫使土体空隙压缩, 排除空隙中的水, 使土体大小颗粒重新排列, 迅速固结, 从而提高地基承载力, 降低其压缩性的一种地基加固方法。

3.2 有效加固深度的确定

场地上建设3-3.5层低层住宅, 荷载较小, 基础采用独立浅基础, 基础宽度多为1.2-1.8 m, 影响深度5.0-7.2 m, 拟取8.0 m。根据场地实际情况, 为能取得更好加固效果, 确定有效加固深度为9.0 m。

3.3 加固范围确定

根据规范JGJ 79-2002要求, 应大于建筑物基础范围, 每边超出基础外缘宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3, 并不宜小于3m。综合考虑建筑物实际幢距、施工管理上的方便以及区内道路对地基也有一定的承载力要求, 决定采用满夯。

3.4 夯击能的确定

夯击能的确定由于目前尚无精确的理论计算公式, 大部分只能凭经验确定。如果根据Menard公式H= (Mh) 1/2计算, 结果偏不安全, 所以根据经验采取修正公式H=k (Mh) 1/2进行计算, 考虑以往工程经验, 修正系数k取0.55。由H=k (Mh) 1/2, 得Mh= (H/k) 2= (9/0.55) 2=2677.7 kN·m

根据规范JGJ 79-2002, 强夯法的有效加固深度 (m) 和单击夯击能的对应关系:

单击夯击能 碎石土

3000 kN·m 7.0～8.0

4000 kN·m 8.0～9.0

同时根据施工单位的施工经验以及施工机械设备条件, 确定采用单击夯击能3800 kN·m, 分次跳夯、满夯。处理后要求场地地基承载力特征值fa≥300kPa (根据有关资料, 夯后fa多在于120～250kPa之间, 考虑本场地块石碎石的含量大, 为达到良好的处理效果, 故提高此值) 。

4 强夯施工

4.1 施工技术参数表 (见表1)

4.2 强夯施工工艺流程

施工准备→强夯范围界线放样→技术复核→推土机场地平整→测出场地夯前高程→开挖隔震沟→放出第一、二遍夯点位置→第一、二遍夯点施工→夯位回填、场地平整压实→低锤满夯→场地平整、碾压→测出夯后高程→夯后检测。

5 强夯地基检测

强夯施工结束后应间隔一定时间对地基加固质量进行检验, 质量检验的方法一般选用原位测试。常用的方法有:十字板试验、标贯试验、静力触探试验、旁压仪试验、荷载试验等。本工程山地高填方填料主要是块石和碎石, 使许多检测方法受到限制, 或不能使用, 或检测结果不可靠。较可靠和常用的方法是采用平板载荷试验检测强夯地基承载力, 但载荷试验的平板尺寸小, 荷载的影响深度有限。因此, 决定在平板载荷试验之外, 选择瑞雷面波法对强夯加固影响深度进行检测。

5.1 瑞雷面波法检测强夯加固影响深度

瑞雷面波是一种沿介质自由表面传播的弹性波, 其传播规律, 反映了传播途径中所涉及介质的弹性参数。岩土的瑞雷波传播速度与剪切波速度基本相等, 对于岩石, 二者误差不超过8%, 对于土体, 二者只有5%左右的误差。本次面波勘察采用1m道间距, 24道采集, 偏移距为8m, 接收传感器使用4Hz垂直地震检波器。震源采用落重方式, 以63.5kg标贯锤提升1.0 m左右自由落重锤击地面激发面波。其中A区-Ⅲ部分测点的一些数据见表2、表3及图3。

综合认为强夯加固后, 面波波速明显提高, 均匀性总体上变好, 强夯影响深度一般可达9m, 其中自满夯后的地表面至8.2m左右, 岩土层重新排列变得密实, 夯后、夯前面波波速比值都大于1.2。因此, 认为自地面下8.2m内为强夯处理的强加密带, 但由于填料组成、形状、大小不一, 造成局部填土层面波速度在一定范围内有一定的波动。在地面下8.2～9.2m的岩土层面波速度相对低一些, 夯前、夯后面波波速比值都相对较小, 一般小于1.2。从总体上看, 场地在经强夯处理后, 强夯影响深度一般可达9.0～9.2m左右。

5.2 平板载荷试验检测地基承载力

浅层平板载荷试验按《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 的有关规定进行, 承压板的面积为0.25m2, 试验由安装在板顶的油压千斤顶进行逐级加荷, 千斤顶所需的反力由堆重平台承担, 板顶沉降由对称方向安装的位移传感器测读。试验加荷方式为慢速维持荷载法, 9个试验点的每级荷载增加量均为15kN, 最大试验荷载均加至150kN, 试验进展未出现异常现象, 在最大试验荷载作用下, 试验均未达到规范终止加载条件, 所有试验点地基承载力均满足设计要求 (见表4) 。

6 结语

(1) 实践证明, 强夯法地基处理技术具有设备简单、施工方便、速度快、节省原材料、投资省、适用范围广等优点, 特别对于以块石、碎石填料为主的高填方山地的地基处理具有明显的优势。

(2) 在进行强夯法施工技术参数 (单击夯击能、夯击遍数、间歇时间等) 设计时, 不能仅凭理论公式确定, 而应根据有关单位的设计、施工经验、机械设备条件以及现场的实际情况综合确定, 最好在正式施工之前进行试夯, 以确定更符合实际的强夯方案。

(3) 强夯地基竣工验收一般采用平板载荷试验来检测承载力, 但载荷试验的平板尺寸小, 荷载的影响深度有限, 因此采用瑞雷面波法或其他有效检测方法对强夯加固影响深度进行检测显得很有必要。

摘要：本文结合沁园春 (水岸君山) 项目的实例, 分析了其采用强夯法进行高填方地基处理的原因, 描述了强夯法的加固机理以及本项目强夯参数设计与确定, 简要介绍了强夯法的施工流程, 并通过瑞雷面波检测强夯加固影响深度和平板荷载试验检测地基承载力, 检测结果表明该项目强夯法地基处理达到了预期的效果, 可为类似工程的地基处理提供借鉴。

关键词：强夯法,高填方,地基处理,瑞雷面波法

参考文献

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[2]陈卓, 段小雨, 李立仁, 高填方区多层房屋地基强夯法的应用与分析[J], 建筑技术, 2008, 39 (5) :345-348

[3]建筑地基处理技术规范 (JGJ 79-2002) [S], 北京:中国建筑工业出版社, 2003,

高填方地基 篇8

软土地基在高速公路高填方路段容易产生过大的地基变形。北京一些高速公路在路堤填筑施工后即出现了过大沉降，导致通道和箱涵结构开裂、设计坡度失效的工程问题。因此准确预测软土地基上的高填方路基沉降并采取适宜的地基处理措施，保证高速公路的质量和工期尤为重要。本文结合某高速公路工程实例，讨论了高填方路基沉降计算和地基处理方法，供同行讨论和借鉴。

1 工程概况

1.1 场地工程地质条件简述

本文讨论的工点地质条件较为复杂，根据勘察结果，该高填方段位于北京某近代河流故道内，浅部地层较为软弱，场区内有现状鱼塘分布，在鱼塘底部表层有淤泥层分布。

该填方段表层存在厚度、埋深不等的有机质黏土层及泥炭质黏土，呈不连续分布。有机质黏土层土体呈软塑—流塑状，有机质含量高，为灰黑色，孔隙比为1.09～1.64，压缩模量为1.7～3.1MPa；泥炭质黏土层土体呈软塑状，有机质含量最高为41.0%，灰黑—黑色，孔隙比高达2.08～5.44，压缩模量仅为0.6～1.1MPa。这两层均为典型的软土层，含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性小,在荷载作用下固结速度缓慢、灵敏度高,均为高填方地基的软弱下卧层，其下部为承载力相对较好的黏性土、粉土和砂层互层。另外，场区内地下水位较高，第1层地下水类型为潜水，勘探期间量测的静止水位埋深一般约为1～3m。

该场区钻探揭示的典型地质剖面图如图1所示。

相关地层的主要参数如表1所示。

说明:表中中砂、细砂(3)层的极限端阻力标准值qp为800 kPa。

1.2 设计方案

本文讨论的工点路基填方高度约为6.6～12.1m。设计单位综合建设单位对造价、工期的要求采用了水泥搅拌桩的地基处理方案。

该软弱地基段主路宽度由西向东从27m加宽到44m，设计水泥搅拌桩地基处理范围为路基横向两侧外延8～15m，并沿道路纵向按地基土软弱情况划分为三个区域，即相对软弱区、过渡区和软弱区，有效桩长分别为8.5m,9.0m和9.5m，桩径为0.5m，保护桩长为0.3m，桩端均要求进入相对稳定的持力层。为了保证路基处理段落至正常填方段落的平稳过渡，在地基处理部位纵向两侧10m设置过渡段，过渡段满铺土工格栅。鱼塘段在施工前需回填50cm的砂砾层（粒径<5cm）夯实后再进行地基处理施工。

水泥搅拌桩复合地基的主要设计参数如下：

(1)水泥搅拌桩桩径为500mm，主路及其两侧外4排桩间距为1.0m×1.0m，其余桩间距为1.2m×1.2m;

(2)桩身强度2.00MPa，采用42.5号普通水泥，水泥掺入量为65kg/m;

(3)处理后承载力特征值不小于140kPa，处理后设计沉降量不大于30cm;

(4)天然地基承载力取值为60kPa;

(5)桩顶铺设褥垫层为15cm砾砂+20cm碎石，并加铺1层双向土工栅格，垫层以外铺设相同厚度的天然砾砂至坡脚。

1.3 复合地基相关计算

1.3.1 复合地基承载力验算

按照以上设计参数及地层资料,对于软弱区域,当桩长L=9.5m时,水泥搅拌桩单桩承载力

复合地基i承=1载力

以上公式中各参数所代表意义可参见《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）。

设计估算的填方荷载为不大于140kPa，故承载力可满足设计需要。

1.3.2 复合地基沉降计算

复合地基变形计算通常仍采用分层总和法[1]，它是建立在一维变形假定上的地基变形计算方法,即在地基压缩层范围内,按土的特性及应力状态分成若干层,然后利用侧限条件下土的压缩性指标计算各分层的压缩量,最后求其总和。

如果桩体未穿透压缩层，沉降是由水泥搅拌桩加固后形成的复合地基的沉降s1和下部未经加固的土层的沉降s2两部分组成，即

式中，Esp=mEp+1(-m)Es，其它各参数所代表意义可参见《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002)。

本工程设计单位按照上述计算方法估算的最大沉降量为30cm。

1.4 地基处理施工及检测

水泥搅拌桩施工过程中，以桩端标高控制桩长，即搅拌桩要穿透软弱土层。根据实际地质情况，部分实际桩长小于设计桩长。

水泥搅拌桩完成后进行了大板载荷试验和取芯试验。载荷试验共进行8点，采用多桩（4桩）复合地基载荷试验，用4m2正方形载荷板进行，试验最大荷载为280k Pa，采用慢速维持荷载法，加荷分级按8～10级进行。各点载荷试验荷载、变形统计表如表2。

另外，抽芯检测选取了13根桩，采用DP-100型工程钻小型钻机，检测结果表明：有11根桩含灰量正常，水泥土搅拌均匀，桩长和桩身强度满足设计要求，属Ⅰ类桩；有2根桩含灰量正常，水泥土搅拌基本均匀，桩长满足设计要求，桩身强度基本满足设计要求，属Ⅱ类桩。本工程所检测的桩身质量满足设计要求。

地基处理检测单位的结论：抽样的8个多桩复合地基试验点，其载荷试验曲线为平缓变化曲线，结合相对变形值法取值s/b=0.006(12mm)进行地基承载力判定：在达到设计要求荷载140kPa时，其相对沉降均未达到变形界限，且沉降均匀，各试验点的承载力满足设计要求。故采用水泥搅拌桩处理后，复合地基承载力和沉降满足设计要求，处理后沉降量明显降低且均匀性改善。

1.5 路基填筑施工过程及沉降观测结果

施工单位进行上述路段的路基填筑的同时进行路基沉降观测（沉降板埋设在复合地基褥垫层顶面）。随着路基的填筑，路基沉降日趋明显。路基填至路床设计标高时，沉降观测最大值已大于80cm（原鱼塘位置），但无明显水平位移，两侧地基无隆起现象，沉降速率为0.3～0.5cm/d，沉降仍在继续发展，两个月后最大沉降量已大于90cm，截至路面铺设时，最大沉降量达到了约110cm。

2 对于复合地基设计和检测的分析论证

通过后期施工阶段的实际观测，路基无明显水平位移，两侧地基无隆起现象，可证明水泥搅拌桩处理后复合地基承载力可满足设计要求，路基整体稳定。但地基下沉较大，已远大于设计估算值，证明设计阶段对高填方路基复合地基的沉降计算存在不妥之处。另外，后期施工阶段如此大的沉降量与检测单位的检测结论也相差很大，证明所采用的检测方法对此种高填方路基复合地基并不适用。笔者认为存在以下值得商榷的方面：

(1）荷载大小的选择：填方高达10m，设计估算的最大填方荷载为140kPa偏小；

(2）由于一维变形的假定与实际变形情况有差异,导致上述方法的计算结果与实测数据往往有较大偏差,实际应用中一般应用经验系数m予以调整。在软土地基情况下，m应大于1,与软土的强度、厚度、填土高度及加载方式有关,软土强度越低、厚度越大、填土高度越大、加载速率越快,则m取值应越大。

(3）检测时采用的多桩（4桩）复合地基载荷试验方案（2m×2m正方形载荷板），与此种高填方路基地基实际受力情况相差甚远。

3 路基沉降计算分析及处理建议

笔者采用本单位经过多年地基沉降分析研究所得的、具有自主知识产权的研究成果-“北京地区地基沉降分析软件”进行计算分析，该软件采用单向压实与剪切非线性应力-应变模型来确定地基土非线性模量，具体的计算情况为：

3.1 计算分区及节点

按照建设单位提供的道路施工平面图，设置计算范围、网格及计算节点。计算根据软弱土层（有机质黏土(2)1层及泥炭质黏土、有机质黏土(2)2层）分布的范围及鱼塘存在的区域划分为2个计算分区，网格划分为5m×5m，网格交点即为计算节点。具体计算分区及计算点位详见下图2。

3.2 分阶段计算

为较好地模拟路基施工过程的影响，分两个阶段进行计算：

(1）第一加荷阶段：即竣工时刻的计算沉降，各计算路段均取相应路基填筑高度的填料等重量作为计算荷载。地基土层采用短期模量计算沉降。

(2）第二阶段：即路基的工后沉降值（路基的最终沉降减去竣工时刻的沉降），地基土层采用长期模量计算沉降。

3.3 计算结果

以上两个分区的计算及实测沉降量如表3所示。

3.4 计算值与实测值差异分析

从表3中可以看出，竣工阶段路基的沉降计算值接近而略低于实测值，这与测量误差、施工质量等不确定因素有关，另外鱼塘区域水泥搅拌桩施工前未将鱼塘内的淤泥挖除，而是直接铺设砂石进行压实，鱼塘内淤泥的沉降很大造成估算困难。

3.5 地基处理内容建议

根据上述计算分析，本高填方段采用的针对软土的复合地基处理方案是不妥的，最终路基的实际沉降量远大于设计值。

笔者建议采用CFG桩+水泥搅拌桩的复合地基处理方案，桩长的确定不应只考虑对浅部软土的处理，尚应根据受压层深度、软弱下卧层等综合确定，并在桩顶设置合理厚度的混凝土刚性板，以防止CFG桩向上刺入，保证桩土共同作用，减少路基沉降。

4 结语

路基沉降是公路在建设和使用过程中最常见的病害之一[3],多年来,由于对路基沉降的原因和机理没有足够的了解和深刻的研究,致使路基沉降在公路建设中普遍存在,并引起桥头跳车、路基沉陷、路面早期破损等多种质量病害,直接影响到公路的使用质量和社会效益。

基于沉降预测在公路软基处理中的重要性,岩土工作者多年以来在此方面做了大量的工作,总结出了理论的、经验的、理论与经验相结合的多种计算及预测方法,这些方法在实际工程中得到广泛应用。地基沉降计算方法主要有两种[4]：一种是建立在太沙基经典土力学理论基础上的理论公式法，这种方法具有简便、直观、计算参数少等优点，在工程中得到广泛应用。但在某些情况下,特别是在填方路段较高且宽度较大，地基为深厚软土的情况下,实际变形与单纯按一维线性考虑计算的沉降往往存在着较大的偏差。另一种是数值分析法，这种方法理论严密，能考虑复杂的土体本构关系和实际边界条件，计算精度高，但该方法实际应用具有一定难度，需要利用专业的计算分析软件，且计算模型及参数的选取往往需要依据大量的工程实践，目前在工程中还未得到广泛应用。

软土地区填方路基的沉降计算在填方较高、路基宽度较大时，不宜按一维变形来进行计算，其计算结果除和地层组合有关外，还和计算模型的选择（包括荷载大小、路基宽度、土体本构关系、边界条件等）有很大关系。目前设计施工存在的主要问题是只重视对浅层软弱土层的处理，而轻视桩端下部地层的沉降问题，荷载选择不当等，这些问题成为软土地基高填方路基实际沉降值往往大于计算沉降值的重要原因。

摘要：软土地基是高速公路高填方路基设计、施工中的重点,过大的地基变形常常发生于上述工况条件下,而目前常用的沉降计算方法在填方路基宽度较大、填方较高,且软土厚度较大、较深的情况下,沉降计算值和实际值常存在较大的偏差,导致地基处理措施失当。本文以北京某高速公路软土区的勘察、设计、施工、检测以及沉降观测为例,对软土地基上高填方路基的沉降计算及地基处理措施进行分析探讨。

关键词：高填方,路基沉降,软土,地基处理,复合地基检测,沉降观测,沉降计算

参考文献

[1]顾晓鲁钱鸿缙刘惠珊等.地基与基础(第三版).北京:中国建筑工业出版社,2003

[2]陈开圣,刘宇峰.分层总和法在路基沉降计算中应注意的几个问题.岩土工程技术,2005.2

[3]马凡.CFG桩复合地基降低高填方路基沉降的计算及应用.公路.2006.2

高填方地基 篇9

关键词：高填方枯寂；填筑施工技术；质量控制

1、特点

高填方路基的界限划分一般都是以边坡的总高度为标准的。砂类土、粉类土以及碎石土等的路基填筑高度应高于20m，砂、砾路基填筑高度高于12m的称为高填方路基。随着我国路桥建筑事业的迅速发展，目前我国的山区地区的很多路桥建筑都采用的是高填方路基。受车辆荷载、路基自重等的影响，容易引起路基沉陷，对交通安全造成直接影响。由于这种显现的弊端控制十分有难度，再加上施工难度程度较大，需要工作人员采取先进的施工工艺以及施工质量控制措施，确保路基质量安全。

2、高填方路基施工工艺

第一，施工前先填筑试验段。在工程正式施工之前，应先选择一个填方地段作为填筑试验段。填方地段长度最好大于两百米。按照设计方案的相关要求，如压实设备类型、材料含水量、材料松铺厚度、最佳组合方式等数据，作为试验的指导数据。

第二，施工前准备。在施工开始之前，应配备好施工所需的各种材料以及机械设备、配置相应的工作人员。提前做好路基放样、清表以及填前碾压准备。

第三，填方区上料。首先应准确计算卸料密度值，每层松铺厚度为30厘米，由远到近的卸料。卸完每层的料以后，便开始摊铺以及整平。在进行填方整平时，其松铺厚度应保持30cm不变。先用大型履带式推土机进行初步整平，然后采用平地机精确填平，对于机械无法处理的各个边角，应通过人工找平的方式填平。并严格按照设计要求进行横坡施工，便于排水的顺畅性。

第四，填方的辗压。在进行填方的碾压操作时，应选择振动式压力机作为碾压的主要设备，压力机的行驶速度应保持在规定范围内。先用压路机静压一遍，然后进行振动压实，操作三遍，最后又采取静压的方式赶光。在压路机碾压时，由两侧向中间形成直线段，由内向外形成小半径曲线段。并保持纵向进退式方式进行，碾压轮轨迹的重叠应保持在1米至1.5米范围内，横向的接头重叠则应控制在0.4米至0.5米之间。为了保证碾压的均匀性，避免死角、漏压现象，在碾压机碾压过后，工作人员应及时检查场地，对于碾压不到的地方，应采取小型机械配合，夯实各个部分。

3、施工新工艺、新技术

3.1强夯技术

（1）强夯原理。改善土质、土性结构、减少渗水性以及压缩性，避免湿陷性问题的发生、增强地基稳固性是实行地基处理的主要目的目标。强夯法主要是针对特殊地基采取的方法措施。具有简单、高效、经济的特点。其具体过程是将起重机的夯锤提升到设定的高度位置，让其自由落下，对地基产生巨大的冲技能，增强地基强度，降低土的压缩性，黄土、粘土等特殊性地基的湿陷性减少和消除，提高地基的稳固性。通过重锤的冲击，导致土颗粒破碎，破坏微结构，迅速排出孔隙中存放的气体，减小孔隙体积，压缩孔隙密度，从而形成十分密实稳固的土体结构。

（2）施工方法。根据施工对象的不同，可将强夯施工分为重夯施工以及原地面强夯处理。在重夯施工过程中，每填筑玩3米高路基以后，应用重锤进行满面夯实一次。其中重锤施工的单点夯击能为每米600kN，最后夯击沉量应控制在2厘米以内。对于原地面地基处理过程中，如果是二级自重湿陷性黄土段以及填方高于8米的地段应采取强夯的方式进行处理应根据夯击遍数以及次数的不同选择不同的夯击力度。

3.2土工格栅

当前，在高填方路基的施工过程中，广泛应用到土工格栅方法进行路基填筑。土工格栅的制成途径是采用高密度的聚乙烯以及聚丙烯作为原料，将其通过特殊挤压、成板以及冲孔，再进行横向、纵向的拉伸形成的。土工格栅的特点较多。其中，荷载均匀分布、抗拉强度高、双向拉伸模量较高、抗坏能力好、耐久能力强等是其表现最为突出的特点。土工格栅主要应用在地面坡度较陡的地基路段中，通常铺垫在路床顶以下的150厘米处，每个土工格栅之间的相接部位的重叠负压为20厘米，间距保持在1米左右，分布均匀。采用土工格栅措施，不仅可以进一步提高路基整体的稳定性。对防止和延缓路面反射裂缝的发生以及发展有着重要的促进作用，同时也使得路基的承载力进一步提高，增强路基使用寿命，节省了大量的人力物力，效果十分显著。

4、施工质量控制方法

4.1基底处理

为了有效控制施工质量，首先要做好基地处理工作。将路基表面的杂草、积水、淤泥、腐殖土等及时清理干净。一般情况下，要清除至少15厘米的技术，并将地基平整、压实。如果遇到沼泽、暗沟等地质条件较差的地区，首先应将路基表面的淤泥、杂草等清理出来，然后采取加筋、抛石、土石混合填筑等方法，保持地基受力均匀。对于承载力较低的区域，可采用喷浆、粉喷桩等方式。

4.2填料选取

影响路基稳定的重要因素在于路基填料的选取。合适的路基材料，不仅能有效避免路基沉降情况的发生，还能增强路基的稳定性以及使用寿命。因此，在进行路基填料的选择时，必须先将填料通过实验，检查其是否符合相关的规范要求，如果不符合规范，应严格淘汰更换其他产品。在选择新的路基填料时，应先做好测试试验，根据铺筑的厚度、最佳水含量、碾压遍数以及压路机吨位等参数，确定方案是否合理，同时也为施工提供了重要的数据证明。在填筑路基时，为了保证万无一失，辅助填料也要通过检测部门检测合格之后方可使用。为了增强地基的横向稳定性，一般在每隔5米填筑高度就需铺筑一层土工格栅。

4.3碾压控制

在采用压路机进行路基碾压过程中，要控制好摊铺厚度、含水量以及施工工艺。摊铺厚度在前面以及说过了。下面将主要说明含水量以及施工工艺的控制。含水量的高低直接影响压实效果。在路基填筑过程中，为了保持含水量处于最佳位置，要定期或不定期的进行含水量检测。由于现在的路基填土多数都是通过取土坑中获取的，其含水量较高，需要采取翻晒等措施降低含水量。路基填筑施工工艺种类较多。目前，国内普遍使用的强夯法、垫层法、挤密法以及水泥速凝浆液注浆法等。为了保证地基特别是软体地基的稳定性，工作人员在全过程应保持认真负责的态度，相互协调、相互配合。根据具体的地基情况，选取合适的施工工艺。

5、结语

随着我国社会经济以及交通运输业的快速发展，对我国的路桥施工行业提出了更高的施工要求以及质量要求。尤其是高填方路基填筑，其施工质量的好坏对我国道路运输的通畅性与安全性造成直接影响。为了做好高填方路基填筑施工的质量控制，避免和消除出现沉降情况、提高路基承载力以及强度，增强路基的稳定性，在实际施工过程中，应根据具体地基土质环境，科学选择施工工艺，按照规定要求严格执行。

参考文献：

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[5]刘瑞盛，浅谈公路工程中高填方路基质量控制措施[J].科技创新导报，2008（14）.

高填方地基 篇10

经历漫长的地质和气候变迁影响,我国西部黄土高原上形成了众多的黄土沟壑和山间河谷,自古以来人们依山傍水而居,导致这些地区城镇人口密度相对较大。随着西部大开发和城镇化的不断推进,工程建设可利用的土地资源日益紧缺,城市发展越来越受黄土丘陵沟壑地形地貌条件限制,为满足城镇发展需要,人们通过挖山填沟和治沟造地来不断拓展城市发展空间。黄土丘陵沟壑区大面积工程建设平整场地多需要大挖大填,有些工程填方厚度甚至可达100m以上。由于黄土丘陵沟壑地区岩土条件特殊,使得工程建设中填方地基处理面临着更多的技术难题,最关键的莫过于大厚度填方体的勘察、设计、施工、质量控制及监测技术,这也关系到工程建成后是否会发生次生地质灾害的可能性。

填方地基的沉降变形一般包括两部分,一是重力作用下填方体自身的压缩变形,二是填方体下部土体在上覆土压力作用下的压缩变形。大厚度填方体的压缩固结过程是比较缓慢的,往往会在工后几年甚至几十年持续进行[1]。黄土填方体的压缩固结变形不同于一般砂类土与碎石土,与其填筑期间及工后含水率变化密不可分,如何能直接准确地监测到黄土填方体填筑期间及工后的沉降变形量,对有效预测黄土地区填方地基工后沉降量,指导建筑场地规划、设计和施工质量控制具有重要作用[2],而有效的沉降变形监测方法是值得我们探索的问题。

1黄土地区填方地基常用沉降变形监测方法

目前在黄土地区填方地基变形特征的研究大多集中在公路和铁路方面,监测方法也比较多[3,4]。 由于受大面积机械化作业及填方施工工期短的影响,填筑期间的变形监测多数都在填方体边坡的马道上进行,在填方体中心部位进行监测的难度比较大,监测仪器设备容易被破坏,监测结果大多不完整[5]。目前在填筑期间填方体内部常用的沉降变形监测方法有沉降板法和分层沉降法。

沉降板法在路基沉降变形监测中应用较多,其优点是造价低廉、测量方便且监测数据精度较高。 但是,由于沉降板在埋设过程中对填土压实质量影响较大,监测点周围的填土不能很好地压实; 另外,施工现场机械车辆较多时,沉降杆经常被撞坏; 再则,就是一个沉降板只能测量一个监测点上一层土的沉降,如监测填方体分层沉降,且填方体厚度较大时,就需要布置较多的沉降板,这直接影响到压实施工的质量控制。

随着大面积大厚度填方工程越来越多,沉降板法已不能满足此类填方工程监测的要求,因此催生出一种更为有效的监测方法———分层沉降法。该方法可以在一个平面监测点位上监测到不同深度土层的沉降变形值,但是该方法在工程应用中同样也存在一些问题,主要就是埋设不方便及保护比较困难。为测得填方体的分层沉降量,通常都是在填筑期间逐层连接沉降管并埋设沉降标,连接好的沉降管暴露在施工工作面之上,压实机械需绕道而行, 不仅影响监测点周围的填土压实质量,也容易被机械车辆破坏。

2黄土地区大厚度填方地基填筑期间沉降变形监测方法

目前,在黄土丘陵沟壑区大型填方工程越来越多,大厚度填方地基的沉降变形特性比较复杂,为研究黄土地区大厚度填方地基变形特征,有必要研究在填筑期间能进行系统且合理有效的变形监测方法。下面以陕北黄土丘陵沟壑区某填方工程为例予以说明。

2.1工程概况

( 1) 场地条件

该工程填土区域为 “V” 字形沟谷,上宽下窄。填方材料为周边山体上覆的第四纪晚中更新世风积黄土,采用就近挖填的方式。

( 2) 填筑压实方法

场地最大填土厚度为80m左右,填筑期18个月, 设计要求压实系数为0. 93。填筑施工前,对沟底土采用强夯进行夯实; 填方施工前期,宽敞工作面没有形成前,采用振动碾压的方法进行压实; 在填方施工大范围作业面形成后,采用冲击碾压进行压实。填筑施工中振动碾压/冲击碾压工艺设计参数如表1所示。

2.2监测点布置

监测点布置综合考虑了场地内地形、地貌及地层情况,在主沟和支沟各关键区域均布置一定数量的监测点,形成一个在平面上大致均匀分布的监测网,并同时形成了三纵五横共8条监测剖面,如图1所示。其中7 - 7 ’ 剖面沿主沟沟底布设,5 - 5’ 剖面考虑了一个较大支沟的走向。

填方体内监测点竖向上一般采用等间距布置, 重要施工界面上也应予以布置。原始地基土表面与主要地层分界线处也布设监测点。若基岩埋深较浅,在基岩顶面也布设了监测点。其主要目的是监测各土层的分层沉降量。监测点在竖向上的布置情况如图2所示。

2.3沉降监测元件

在填筑期间分别埋设了沉降磁环及单点位移计两种沉降监测元件。沉降磁环间距为6m,均匀分布在沉降管上; 单点位移计采用串联方式联接,间距为3m,联接与埋设方式如图3所示。采用两种方式进行沉降监测是为了对比分析监测数据,为以后工程建设中采用适宜的监测方法及监测设备提供依据。

2.4分层开挖探井及监测元件埋设

监测元件的埋设采用机械洛阳铲开挖探井的方式进行,探井为圆形,直径约70cm。

( 1) 初次埋设

原始地基处理完成后,或当填土高度达到6m左右时,开始进行第一层监测元件的埋设工作。根据预先设计的监测点平面布置图采集各个监测点坐标,然后在场地上放样确定监测点的位置,并予以标记。逐个开挖探井至原始地基土层表面或基岩顶面,人工清除井底虚土,测量探井深度,描述所揭露地层,需要时并采取土试样。在井壁两侧刻竖向槽进行沉降管及沉降计的安装,竖向槽的形状与大小应与沉降管及沉降计杆件相协调。

将沉降磁环套在沉降管上并把沉降管依次连接好,然后将沉降管放入刻好的槽中,把沉降磁环固定在要监测的土层位置处,并使之可以随土层沉降在沉降管上滑动。沉降管管顶高程应低于压实面约50cm,用U型钢筋将放置在井壁槽内的沉降管固定。沉降管安装方法如图4所示。

沉降计的安装方法与沉降管大致相同,均是将监测杆件放置于已经刻好的槽内。不同的是,沉降计为依次连接好的监测单元,活动测量部分位于要监测的土层内部,其通过杆件两头的法兰盘来分隔为不同的沉降监测单元,法兰盘需要在探井侧壁上刻水平槽来放置,埋设好后如图3中所示。每个沉降计监测单元均有数据传输线,所有线缆也均应置于井壁上已刻好的竖向槽中,利用卡环卡住线缆并将其捋直。在探井顶部距压实面约50cm的侧壁上人工掏出一个空间,将沉降计线缆整理好并套上蛇皮袋放入其中。

在沉降管、沉降计及线缆等监测元件安装完成后,利用GPS在本次开挖的探井顶部圆形周边上均匀采集至少五个点的坐标和高程,同时采集沉降管和沉降计埋设位置的坐标和高程,并做记录。最后将从探井中开挖出的土料人工分层回填至探井内, 并在距井口50cm范围内用蛇皮袋、泡沫板、草绳等易于发现的物件混在土中做标记。回填过程中应利用机械洛阳铲分层夯实,保证回填土的压实度与大面积填筑土基本一致。第一层监测元件埋设结束,可进行后续大面积填方施工。

( 2) 中间埋设

当后续填土高度增加到6m左右时,可进行第二次监测元件的埋设工作。

用GPS测放上次采集的井口五个坐标点,确定上次的探井位置,并测量监测点高程,计算出本次探井开挖深度,然后用机械洛阳铲开挖探井至上次埋设监测元件管线位置上方约50cm处,改为人工继续向下开挖,找出上次埋设的沉降管及沉降计接头。顺着沉降管及沉降计上延方向在井壁刻槽,将前期埋设的沉降计线缆全部拉出捋直使其紧贴在刻好的竖槽内,然后进行沉降管及沉降计的安装工作,并在相应位置上布置沉降磁环,后续工作如初次埋设所述。填方高度每增加6m左右,以同样的方法埋设监测元件一次。

( 3) 终层埋设

当填土达到了场平高程后,土方填筑工作结束,就可以进行最后一层监测元件的埋设工作。

同样是用GPS放样确定上次的探井位置,并测量监测点当前高程。开挖探井并完成监测元件的一系列连接埋设工作,但回填时不用再做标记。沉降管连接到高于场平20cm左右的高度,沉降计顶面的法兰盘连接到场平表面下方约10cm处,将所有沉降计数据传输线全部拉出捋顺并扎在一起。

( 4) 监测点保护

将监测点位表面进行清理并压实,形成一个较为平整稳固的工作面。把加工好的保护箱放置于管线上部,使沉降管基本处于保护箱中心位置,然后在保护箱四周浇筑混凝土,在箱体四周形成稳固的保护基座,高度大致到保护箱高度的一半。在浇筑好的基座外层抹上砂浆保护层,使之更加平整。混凝土养护约一周后,在基座表面涂抹白色油漆,并在基座四周及保护箱上部喷涂警示标语、黏贴反光条等。具体实施效果如图5所示。

2.5数据采集与分析

( 1) 监测数据采集

在填筑期间,每埋设一层沉降监测元件采集一次数据。沉降磁环监测数据利用分层沉降仪测量各沉降磁环与管口之间的相对距离,然后利用水准仪引测管口标高,将测量所得各个沉降磁环距管口的长度换算成磁环的绝对高程; 沉降计监测数据利用配套的测读仪连接沉降计引线接头并读取各个元件数据。施工完成后,还可采用自动化数据采集系统进行工后沉降监测,沉降计监测数据可以随时远程查询。

( 2) 监测数据分析

在填土高度超过50m之后,沉降管最下部的沉降磁环数据已不能读取,因此无法获得填方体最下部土层的后期沉降数据,只能通过填筑期间前期所采集到的多次监测数据,分别绘制沉降管法监测所得的填土高度与累计沉降量曲线及串联式沉降计法监测所得的填土高度与累计沉降量曲线,如图6和图7所示。

从图6、图7中可以看出,在填土高度达到46m时,采用两种监测方法所计算出来的填土累计沉降量相差不大,说明这两种监测方法均能较好地反应土体内部沉降变形情况; 从图6、图7中也可看出,采用沉降计法监测的不同填土高度时期累计沉降量均大于沉降管法监测所得数据,这是因为沉降计单元埋设间距为3m,采集密度比较大,而沉降磁环间距为6m; 另外,在监测元件埋设期间, 由于施工场地情况复杂,不能完全按照每填土6m开挖一次探井埋设监测元件,探井开挖深度有5m、 6m、8m等多种方式,使部分沉降磁环不能在当次开挖后埋设,因此较沉降计法埋设滞后,填土在下次埋设磁环之前已经有了小部分压缩变形。

2.6不同监测方法的适用范围

在布置的很多沉降管法监测点中,当填方高度超过50m左右时,分层沉降仪探头无法到达沉降管最下部读取磁环数据,而当填方高度继续增加到70m后,沉降管下部20m范围之内的磁环均无法读取,沉降仪探头也只能下测到沉降管上部50m范围左右。因此认为,当沉降管连接高度过大时,沉降管下部遭受了过大的土压力而产生弯曲变形甚至破坏,此方法不再适用。

而在本次监测工作中,采用串联式沉降计法可以对厚度达80m的大厚度填方地基填筑期间的分层沉降进行监测,竖向串联式埋设的各个沉降计在埋设与监测期间均正常工作,说明此方法能有效监测的填方厚度更大。但采用串联式沉降计法进行分层沉降监测的不足之处是埋设工作较沉降管法复杂, 必须严格把控埋设过程中的各个环节,否则会采集不到有效数据,另外,沉降计的元件成本较高。

3结论与建议

( 1) 在黄土地区填方地基填筑期间分层开挖探井埋设沉降监测元件是一种较好的沉降观测方法, 一方面,监测元件均布置在井壁已压实的填土内, 可以真实反应各层填土的沉降变形数据; 另一方面,监测点周围的填土可以在探井回填过程中进行分层压实,可保证填方体整体施工质量; 其三在埋设过程中监测元件全部位于填方施工面以下,已埋设好的监测元件不会被施工现场机械车辆破坏。

( 2) 沉降管法及串联式沉降计法这两种监测手段均能有效地反映黄土地区填方地基的沉降变形情况,可根据不同的填土厚度、监测精度及监测费用选择合适的监测方法。在填土厚度不大、监测精度要求不是很高或监测费用有限的情况下,可选择沉降管法进行分层沉降监测; 在填土厚度较大、监测精度要求较高或监测费用充足的情况下,可以选择串联式沉降计法进行分层沉降监测工作。

( 3) 通过多个工程实例总结,对以黄土作为填料的大厚度填方地基,采用沉降管法的有效监测厚度为50m左右; 而采用串联式沉降计法在填方厚度达到80m左右时,各个监测元件还可以正常工作。

( 4) 我国西北地区大范围大厚度的填方工程近年来很多,如延安新区、延安新机场、吕梁机场等。对于这些工程,除了进行填筑期的沉降监测外,也需要进行长期的工后沉降监测,工后沉降监测的范围应更大,应将填筑体周围的部分挖方区也纳入监测范围之内,以便进行对比; 再者,由于黄土对水的敏感性强[6],因此对填筑体内含水率的变化进行监测也是很有必要的。

摘要：采用合理有效的沉降变形监测方法,不仅能在土方填筑期间获取更为真实的沉降监测数据,还能更好地进行工后地基沉降变形的预测及控制工作。本文以陕北黄土丘陵沟壑区某填方工程为例,阐述了一种在填方地基填筑期间的沉降变形监测方法。该方法采用分层开挖探井的方式安装沉降监测元件,在安装完成后对探井进行回填夯实,基本不影响填土施工过程及施工质量。文中陈述了两种沉降监测设备,通过比较两组沉降监测数据,总结分析了大厚度填方地基填筑期间沉降变形监测方法的适用性,可为类似工程填筑期间沉降变形监测提供参考。