1(一公司京沪范)强夯置换碎石墩论文7.181

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1、强夯置换地基加固技术在京沪高速铁路松软土地基中的应用王莹军李忠贞范强慧【摘要】强夯置换碎石墩加固地基原理是利用强大的冲击能将碎石打入软弱土层,形成碎石墩,将软土特别是淤泥挤到桩体之间的空隙,使土体与碎石构成复合地基,用以提高天然地基的承载力。强夯置换地基处理在高速铁路中应用较少,本段路基地下水位较高,设计地下水位深度为1.1m,现场实际集水沟平均水位深度为0.8m,吸锤现象严重,表层为黏土及粉质黏土,施工期间处于雨季,强夯置换施工夯机自重大,行走困难,整体施工难度较大。本段路基按照双线无砟轨道设计,对沉降要求严格。强夯置换施工完成后,经业主指定检测单位检测合格,复合地基承载力大

2、于240Kpa,碎石墩90%以上着下卧持力层。【关键词】京沪高铁强夯置换松软土地基加固客运专线0引言强夯置换碎石墩利用强夯法的高能量冲击,将砂石料、矿渣等强度高、透水性好的材料夯入土中,形成整体层式置换或柱状桩式置换复合地基。强夯置换过程具有垫层作用、混合土作用、透水桩的排水、挤密、振密等联合作用。近年来用强夯置换法进行加固的多项工程均取得了良好的效果。1工程概况本段路基位于刘桥大桥与韩庄运河特大桥之间,地貌为冲积平原,地形平坦开阔,大部分为耕地,线路以填方通过,中心最大填高为7.18m。地层:表层为粘土、局部粉质黏土,褐灰色、深褐色、黄褐色,硬塑,厚4.4m~8.3m,部分地

3、段含姜石25%~90%,含水量范围为19.5~21.5%。下为砂岩、泥岩,较为坚硬。地下水位深度为1.1m。2松软土地基的基本物理性质为指导“强夯置换法”加固类似的松软土地基提供适应土性参考指标,分析其加固效果,对试验场地的地基土取样进行了室内试验,测定土的基本物理、力学性质指标。2.1液塑限试验在试验场地深度1m处进行探坑取样(记为土样A)进行室内试验,由液塑限联合测定法得到该松软土层的塑限、液限和塑性指数分别为wP=24.9%,wL=43.7%,IP=18.8。按照“建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)”分类法,属于黏土。2.2颗粒比重试验土层的比重为Gs=2.

4、67。2.3含水量和密实度试验试验得到现场松软土的含水量为w=19.5-21.5%,平均含水量为w=20.2%(见表2.1),孔隙比e=0.72,重度为18.7kN/m3,干密度为1.6g/cm3。结合液塑限试验结果,可以得到液性指数IL=-0.25,为硬塑状态。表2.1土样A含水量试验记录表编号类别盒质量(g)盒+湿土(g)盒+干土(g)含水量%平均含水量%1粘土9.936.33219.520.22粘土8.224.021.221.53粘土5.114.913.319.63强夯置换法加固松软土地基现场施工3.1强夯置换法参数及工艺流程3.1.1经验介绍在温福铁路浙江段软土地基处理

5、时,也采用强夯置换碎石墩加固,其试桩直径1.4米,桩长7m,试桩桩间距5米,强夯置换使用材料是级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料。碎石来源主要是隧道硬质岩弃渣,经筛选符合要求后在工作垫层顶铺填1~2米厚强夯置换碎石墩体材料。结合经验及相关设计文件,强夯置换碎石墩呈正方形布置,夯点间距为7m(两遍夯点的间距为3.5m),施工次序如图3.1。强夯置换碎石墩处理地基分3遍进行,前两遍为点夯,形成置换碎石墩,夯点之间错落布置,最后1遍进行场地满夯。7m7m7m7m图3.1强夯置换碎石墩法平面布置示意图对于第1,2遍点夯,强夯夯锤重量取22t,夯锤直径取1.2m,夯锤高

6、度为2m,单点夯击能量定为3000kN×m。对于第3遍满夯,夯锤重量取15t,夯锤直径取2.5m,单点夯击能取1500kN×m,每点2击。图3.1中,白色圆圈表示第一遍夯击点,黑色圆圈表示第二遍夯击点,最后1遍进行满夯。3.1.2工艺流程框图图3.2工艺流程框图3.2试夯施工强夯施工前,应清除场地上空和地下障碍物,做好强夯场地的平整工作.应将施工测量控制点引至不受施工影响的稳固地点。在试验场地铺筑石料平整碾压后,用经纬仪放出墩位,在墩中心作出标记,编号记录。用水准仪测出每一桩顶中心位置标高,做好记录。地基加固处理范围:路堤为坡脚排水沟外1m或设计加固深度的1/2。施工使用的起重

7、设备选用起重能力大于重锤1.5倍履带式起重机,满足提升高度并设置安全装置。起重机就位,夯锤置于夯点位置,测量夯前锤顶高程。夯击时,夯击点中心位移偏差不大于5cm控制,两遍夯击间歇时间为10~15天,以实际孔隙水压力消散时间的时间长短来确定。开始夯击并逐击记录夯坑深度,当夯坑过深而发生起锤困难时应停夯,向坑内填碎石,记录填料数量。3.3强夯置换施工过程控制3.3.1石墩体材料的铺设与控制清理场地内的土层30cm,后顶面铺设一层工作垫层垫层材料与墩体材料相同。用推土机推平碾压,使石料铺填层有一定

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1、强夯置换地基加固技术在京沪高速铁路松软土地基中的应用王莹军李忠贞范强慧【摘要】强夯置换碎石墩加固地基原理是利用强大的冲击能将碎石打入软弱土层,形成碎石墩,将软土特别是淤泥挤到桩体之间的空隙,使土体与碎石构成复合地基,用以提高天然地基的承载力。强夯置换地基处理在高速铁路中应用较少,本段路基地下水位较高,设计地下水位深度为1.1m,现场实际集水沟平均水位深度为0.8m,吸锤现象严重,表层为黏土及粉质黏土,施工期间处于雨季,强夯置换施工夯机自重大,行走困难,整体施工难度较大。本段路基按照双线无砟轨道设计,对沉降要求严格。强夯置换施工完成后,经业主指定检测单位检测合格,复合地基承载力大

2、于240Kpa,碎石墩90%以上着下卧持力层。【关键词】京沪高铁强夯置换松软土地基加固客运专线0引言强夯置换碎石墩利用强夯法的高能量冲击,将砂石料、矿渣等强度高、透水性好的材料夯入土中,形成整体层式置换或柱状桩式置换复合地基。强夯置换过程具有垫层作用、混合土作用、透水桩的排水、挤密、振密等联合作用。近年来用强夯置换法进行加固的多项工程均取得了良好的效果。1工程概况本段路基位于刘桥大桥与韩庄运河特大桥之间,地貌为冲积平原,地形平坦开阔,大部分为耕地,线路以填方通过,中心最大填高为7.18m。地层:表层为粘土、局部粉质黏土,褐灰色、深褐色、黄褐色,硬塑,厚4.4m~8.3m,部分地

3、段含姜石25%~90%,含水量范围为19.5~21.5%。下为砂岩、泥岩,较为坚硬。地下水位深度为1.1m。2松软土地基的基本物理性质为指导“强夯置换法”加固类似的松软土地基提供适应土性参考指标,分析其加固效果,对试验场地的地基土取样进行了室内试验,测定土的基本物理、力学性质指标。2.1液塑限试验在试验场地深度1m处进行探坑取样(记为土样A)进行室内试验,由液塑限联合测定法得到该松软土层的塑限、液限和塑性指数分别为wP=24.9%,wL=43.7%,IP=18.8。按照“建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)”分类法,属于黏土。2.2颗粒比重试验土层的比重为Gs=2.

4、67。2.3含水量和密实度试验试验得到现场松软土的含水量为w=19.5-21.5%,平均含水量为w=20.2%(见表2.1),孔隙比e=0.72,重度为18.7kN/m3,干密度为1.6g/cm3。结合液塑限试验结果,可以得到液性指数IL=-0.25,为硬塑状态。表2.1土样A含水量试验记录表编号类别盒质量(g)盒+湿土(g)盒+干土(g)含水量%平均含水量%1粘土9.936.33219.520.22粘土8.224.021.221.53粘土5.114.913.319.63强夯置换法加固松软土地基现场施工3.1强夯置换法参数及工艺流程3.1.1经验介绍在温福铁路浙江段软土地基处理

5、时,也采用强夯置换碎石墩加固,其试桩直径1.4米,桩长7m,试桩桩间距5米,强夯置换使用材料是级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料。碎石来源主要是隧道硬质岩弃渣,经筛选符合要求后在工作垫层顶铺填1~2米厚强夯置换碎石墩体材料。结合经验及相关设计文件,强夯置换碎石墩呈正方形布置,夯点间距为7m(两遍夯点的间距为3.5m),施工次序如图3.1。强夯置换碎石墩处理地基分3遍进行,前两遍为点夯,形成置换碎石墩,夯点之间错落布置,最后1遍进行场地满夯。7m7m7m7m图3.1强夯置换碎石墩法平面布置示意图对于第1,2遍点夯,强夯夯锤重量取22t,夯锤直径取1.2m,夯锤高

6、度为2m,单点夯击能量定为3000kN×m。对于第3遍满夯,夯锤重量取15t,夯锤直径取2.5m,单点夯击能取1500kN×m,每点2击。图3.1中,白色圆圈表示第一遍夯击点,黑色圆圈表示第二遍夯击点,最后1遍进行满夯。3.1.2工艺流程框图图3.2工艺流程框图3.2试夯施工强夯施工前,应清除场地上空和地下障碍物,做好强夯场地的平整工作.应将施工测量控制点引至不受施工影响的稳固地点。在试验场地铺筑石料平整碾压后,用经纬仪放出墩位,在墩中心作出标记,编号记录。用水准仪测出每一桩顶中心位置标高,做好记录。地基加固处理范围:路堤为坡脚排水沟外1m或设计加固深度的1/2。施工使用的起重

7、设备选用起重能力大于重锤1.5倍履带式起重机,满足提升高度并设置安全装置。起重机就位,夯锤置于夯点位置,测量夯前锤顶高程。夯击时,夯击点中心位移偏差不大于5cm控制,两遍夯击间歇时间为10~15天,以实际孔隙水压力消散时间的时间长短来确定。开始夯击并逐击记录夯坑深度,当夯坑过深而发生起锤困难时应停夯,向坑内填碎石,记录填料数量。3.3强夯置换施工过程控制3.3.1石墩体材料的铺设与控制清理场地内的土层30cm,后顶面铺设一层工作垫层垫层材料与墩体材料相同。用推土机推平碾压,使石料铺填层有一定

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