强夯技术在湿陷黄土铁路路基中的应用

强夯技术在湿陷黄土路基中的应用蒲荣宇（中铁二十一局集团第三工程有限公司陕西咸阳712000）摘要：本文结合兰新第二双线平安至西宁段湿陷性黄土路基工程实践，对强夯技术在湿陷性黄土地基处理的施工效果进行了阐述。关键词：强夯湿陷性黄土路基应用1工程地质概况兰新第二双线DK176+400～DK176+937段，长536米，本段路基形式为路堤，该工点位于平安县三十里铺以南，地貌上属湟水河二级阶地，范围内主要出露地层为第四季上更新统冲积砂质黄土，厚度大于10m，灰黄色，土质较均，Ⅱ级第土σ0=120kPa，具Ⅲ级自重湿陷性，湿陷土层厚5.5ｍ左右，工点范围地下水不发育。地震动峰值加速度为0.3g，最大冻结深度1.05m，场地土的物理力学性质见表1。依据《铁路路基边坡绿化防护技术暂行规定》及抗震的有关要求,该段路基须对边坡进行防护。由于砂质黄土承载力较低,具Ⅲ级自重湿陷性，须对地基进行加固处理。表1地基土物理力学性质统计项目含水量ω（％）干密度ρd（g•cm-3）饱和度Sr（％）孔隙比e塑性指数Ip液性指数Il压缩系数α（Mpa-1）湿陷系数δs最大值17.21.4135.41.51711.9-----0.780.138最小值13.41.2325.21.17810.30.030.027平均值15.41.3131.41.33911.10.3530.074标准差1.4090.0583.8650.1190.5920.2690.041变异系数0.0920.040.1230.0890.0530.7620.548标准值16.41.2734.31.42710.7＜00.5520.1062强夯技术处理黄土地基设计采用强夯技术进行黄土地基加固处理，在黄土地区铁路工程中已得到广泛应用，但至今尚无成熟的计算方法，通常是针对工程实际情况，地质条件，适用要求及其它工程的经验，初步选定设计参数，再通过现场试验的验证和必要的修改后，最终确定适合现场的设计参数。2.1确定夯击能、有效加固深度根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002），单位夯击能点夯为2000KN·m，满夯1000KN·m，对应的湿陷性黄土的有效加固深度为5.0～6.0m，这可以满足该段路基地基加固施工的需要。强夯机夯锤直径2.0米，锤重为13.5T，设计落距为14.8m。2.2加固范围、夯点根据土层厚度，土质条件及通过试夯确定，以中线为准，按每4m的距离正方形布置，每一点应有相应的编号，便于测量记录（见图1）。布点范围为路基坡脚外3m，路堑地段为开挖界面宽度。2.3夯击次数、夯点布置电话：[phone]夯点的平面布置，主要根据构筑物结构类型，地基土情况和加固深度确定，路基基底或大面积基础宜采用正方形插档法布置。夯击遍数3遍，第1、2遍采用点夯，第3遍满夯，满夯四点中心搭夯一点，如下图1所示：图1强夯夯点布置图①⑤③①③①③①③②④②④②④②④①③①③①③①③②④②④②④②④①③①③①③①③②④②④②④②④2.4夯击次数路基基地的强夯范围一般应超出坡脚不宜小于3.0m，下图2为现场实测的夯击次数与夯沉量的关系由下表可知第1、2遍点夯最佳夯击次数宜为6击。满夯夯击次数为3击。图2夯击次数与夯沉量关系010203040506070809010012345678910夯击次数N夯沉量cm2.5间歇时间两遍夯击间隔时间应根据土中超孔隙水压力消散规律确定，根据实际测试数据，间隔时间不应小于1周。3强夯效果评价经过强夯处理后地基土体的物理力学性质改善，土体干密度明显增大，压缩系数、湿陷系数显著减小，地基土的孔隙比显著减小，地基土体从而变得较为密实。在强夯影响深度范围内土体抽检，物理力学性质指标经统计处理后表明，干密度、湿陷系数、压缩系数、地基承载力等均发生明显变化。(1)干密度明显增大，强夯后地基土的主要变形为竖向压缩变形，地基土的孔隙比显著减小，从而变得较为密实,表层干密度由1.24g/cm3提高到1.84g/cm3(图3所示)，随着深度加大变化逐渐减小，在3.5m深度内变化较为明显。图3强夯前后干密度随深度的变化曲线(2)强夯后地基土已由高中低压缩性变为低压缩性，表层土压缩系数显著减小，如下图4所示。在2～3m范围内，更为突出。图4：强夯前后压缩系数随深度的变化曲线（3）湿陷性系数显著减小，强夯后湿陷带深度范围内的湿陷性全部消除（＜0.015）。在3m范围内湿陷性消除效果尤为明显。如下图5所示图5强夯前后湿陷系数随深度的变化曲线强夯前后干密度变化曲线11.21.41.61.8201234567深度（m）干密度（g/cm3）夯前夯后强夯前后湿陷系数随深度变化曲线00.020.040.060.080.10.120.140.1602468深度（m)湿陷系数夯前夯后强夯前后压缩系数随深度变化曲线00.20.40.60.8102468深度（m）压缩系数（/Mpa）夯前夯后`（4）地基承载力：强夯后由于地基土产生很大的竖向变形，土结构由松散而变得更加致密，土的孔隙比显著减小，地基承载力大幅度提高。如下图P-s曲线，取S/B＝0.01时（B=500mm，为承压板直径）所对应的P值作为地基承载力，由图6可知P＞200Kpa，地基承载力满足设计要求。图6荷载试验P-S曲线4结束语由于强夯后地基土在垂直方向产生很大的变形，已由原来的高～中压缩性土变为低压缩性土，地基土的孔隙比，压缩系数，湿陷系数显著减少，地基土的干密度，压缩模量，地基承载力大幅度提高。在湿陷性黄土路基地基处理效果良好,表明强夯地基处理方案不但是经济的,而且是切实有效的，可用于类似湿陷性黄土软弱地基处理施工。参考文献：［1］铁道部建设管理司高速铁路路基工程施工技术指南，铁路工程技术标准所、中国铁道出版社出版发行，2010.［2］铁道部建设管理司铁路工程土工试验规程（TB10102-2010）铁路工程技术标准所、中国铁道出版社出版发行,2010.［3］铁道部建设管理司铁路路基工程施工作业要点示范卡片,2009.［4］铁道部工程管理中心客运专线铁路地基处理技术手册,中国铁道出版社出版发行,2009.［5］中铁第一勘察设计院集团有限公司，铁路路基通用参考图（兰乌二线甘青施路-05）2010.4.［6］中华人民共和国建设部，建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）中国建筑工业出版社2002.12.荷载试验P-S曲线-12-10-8-6-4-200100200300400500α(/Mpa)S(mm)