基于強(qiáng)夯法的臺(tái)背回填技術(shù)研究

摘 要:為了消除或緩解在結(jié)構(gòu)物背部，由于回填填方法不當(dāng)，造成結(jié)構(gòu)物背部產(chǎn)生“橋頭跳車”的現(xiàn)象，本文介紹了采用強(qiáng)夯的方法處理結(jié)構(gòu)物背部回填的基本原理、變形規(guī)律，同時(shí)提出強(qiáng)夯設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)要求，為減少臺(tái)背的不均勻沉降量，較好地解決這一病害，確保良好的車輛運(yùn)行條件。

關(guān)鍵詞:強(qiáng)夯法臺(tái)背回填機(jī)理設(shè)計(jì)和施工

中圖分類號(hào):U442文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0034-01

1 前言

為減少或消除結(jié)構(gòu)物背部回填造成的不均勻沉降，對(duì)新填筑的背部回填地基進(jìn)行加固處理是非常有必要的，以改善地基性能，提高承載能力，減少地基沉降，從而減小新舊背部回填的差異沉降。強(qiáng)夯法在國內(nèi)外被廣泛用于地基加固處理工程之中，對(duì)于路堤采用強(qiáng)夯處治，道路工程界尚在探索中。強(qiáng)夯法補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)物背部回填，是一種在路基填筑完成后，路面鋪筑之前發(fā)現(xiàn)路基存在壓實(shí)質(zhì)量問題時(shí)采用的預(yù)防性補(bǔ)救措施。通過強(qiáng)夯法處治可以成倍的提高路基承載能力，大大改善路基的均勻性，從而減少結(jié)構(gòu)物背部回填的不均勻沉降值。

2 強(qiáng)夯夯實(shí)機(jī)理

強(qiáng)夯法是將重型夯錘從一定高度自由落下，對(duì)土體產(chǎn)生巨大的沖擊能，沖擊能一方面有效地提高土體的密實(shí)度，另一方面使路基附近的橋臺(tái)等構(gòu)造物受到振動(dòng)沖擊力的作用。夯擊功能在土體中的擴(kuò)散大致呈橢球形，這種擴(kuò)散規(guī)律與外荷載作用下土體中應(yīng)力按壓力泡形擴(kuò)散的規(guī)律具有相似之處。夯擊功能在夯點(diǎn)處出發(fā)，在土中按橢球擴(kuò)散，并逐漸衰減;在一定深度和寬度范圍內(nèi)，土體吸收夯擊能占了絕大部分，從而形成了對(duì)土體有效加固。

3 強(qiáng)夯法加固臺(tái)背設(shè)計(jì)與施工

3.1 設(shè)計(jì)方法和步驟

強(qiáng)夯法處治結(jié)構(gòu)物背部路堤的設(shè)計(jì)方法和步驟，主要有:

(1)查明橋臺(tái)類型及基礎(chǔ)剛度、地基承載力情況與工程規(guī)模的大小及重要性等。

對(duì)于不同類型橋臺(tái)，結(jié)構(gòu)物背部路堤采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)措施的可行性主要取決于三個(gè)方面:橋臺(tái)容許位移的大小;橋臺(tái)承受強(qiáng)夯瞬間沖擊力時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度;強(qiáng)夯時(shí)傳遞至結(jié)構(gòu)物背部上振動(dòng)沖擊力大小及持續(xù)時(shí)間。

就目前工程實(shí)際而言，強(qiáng)夯處治措施僅限于鋼筋混凝土橋臺(tái)。對(duì)于其它類型橋臺(tái)，尚需進(jìn)一步的研究和試驗(yàn)加以確定。對(duì)于采用強(qiáng)夯處治結(jié)構(gòu)物背部路堤的情況，橋臺(tái)基礎(chǔ)剛度及地基承載力均應(yīng)大于相應(yīng)規(guī)范的設(shè)計(jì)要求;地基不容許存在濕陷或陷穴等陷患病害。

(2)根據(jù)已查明的資料，確定處治深度及相應(yīng)的夯擊功能，并進(jìn)行夯點(diǎn)的布設(shè)。

強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)物背部路堤在填土高度較大時(shí)，強(qiáng)夯處治的深度只能限定在路基表面下3.0m或4.0m范圍內(nèi)。若要求加大處治深度，則應(yīng)采用分層夯實(shí)處治的方法。

夯擊功能包括單擊功能和夯擊數(shù)，在一般情況下，單擊功能大、夯擊次數(shù)多，則處治效果好。但對(duì)強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)物背部路堤問題，完全依靠增大單擊功能和夯擊次數(shù)，既不經(jīng)濟(jì)也不利于橋臺(tái)安全。這時(shí)在夯擊功能一定情況下，需確定夯點(diǎn)布設(shè)方式、夯擊順序、遍數(shù)以及對(duì)不同夯點(diǎn)采用的夯擊功能等問題。

(3)根據(jù)已確定的施工參數(shù)，制訂施工計(jì)劃和夯實(shí)機(jī)具及夯錘形狀和尺寸。

強(qiáng)夯施工機(jī)械輕型化有利于轉(zhuǎn)動(dòng)和沿路基行走，從而縮短處治工期，提高工效。在單擊功能一定情況下，為了提高強(qiáng)夯處治有效深度，一般宜采用圓形球底夯錘。

(4)強(qiáng)夯施工前要進(jìn)行試夯，對(duì)處治效果進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)試。

3.2 夯實(shí)機(jī)具選擇的原則

夯實(shí)機(jī)具選擇的原則:①起吊設(shè)備應(yīng)靈活，便于轉(zhuǎn)動(dòng)和沿線行走;②夯錘落地后的振動(dòng)沖擊影響深度大，對(duì)側(cè)向的影響小。因而要求夯錘的重量和體積不能太大。研究認(rèn)為，對(duì)于結(jié)構(gòu)物背部強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)情況，一般宜選用15.0t以下的起吊機(jī)械，夯錘重量相應(yīng)不宜大于10t，采用圓形球底重錘。

3.3 夯點(diǎn)布設(shè)方案

在結(jié)構(gòu)物背部路堤上的夯點(diǎn)宜按兩排或三排布設(shè)，考慮強(qiáng)夯振動(dòng)對(duì)橋臺(tái)的影響以及距離太近可能對(duì)臺(tái)帽產(chǎn)生碰撞，故第一排夯點(diǎn)中心與結(jié)構(gòu)物背部距離不宜小于錘的直徑，且夯錘邊緣距結(jié)構(gòu)物背部的最小距離應(yīng)大于0.5m。第二排夯點(diǎn)布設(shè)，各夯點(diǎn)中心連線成等邊三角形，錘邊緣間距等于1/4錘體外形直徑，盡可能使結(jié)構(gòu)物背部路堤保持均勻夯實(shí)，故第二排夯點(diǎn)中心距結(jié)構(gòu)物背部為兩倍錘的直徑。各夯點(diǎn)與八字墻的距離應(yīng)不小于3.0m，對(duì)于距離八字墻3.0m之內(nèi)路基強(qiáng)夯應(yīng)作特殊設(shè)計(jì)。

由于橋臺(tái)抗振能力隨臺(tái)高增大而有所減小，以及強(qiáng)夯處治深度隨夯擊功能的增大而增加，一般對(duì)小于4.0m臺(tái)高可按兩排布設(shè)夯點(diǎn);4.0～6.0m臺(tái)高最好按三排布設(shè)夯點(diǎn);對(duì)于6.0m以上臺(tái)高，不僅夯點(diǎn)數(shù)要相應(yīng)增加，同時(shí)還應(yīng)對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)加固措施，如在1/2臺(tái)高位置增設(shè)若干臨時(shí)支撐梁等，并要密切觀察橋臺(tái)在強(qiáng)夯施工中的變形和穩(wěn)定性。

3.4 夯擊功能與夯擊數(shù)的設(shè)計(jì)

夯擊功能與夯擊數(shù)的設(shè)計(jì)與夯點(diǎn)布設(shè)方案有關(guān)，可根據(jù)具體情況加以試夯確定。在結(jié)構(gòu)物背部近處夯點(diǎn)的夯擊功能及夯擊數(shù)均應(yīng)減少1/2或1/3。對(duì)距八字墻1.0m～3.0m范圍路基宜用較小夯擊功能拍夯擊實(shí)(比正常情況的夯擊功能小1/2倍或更小)。

3.5 夯擊順序和夯擊遍數(shù)

為了減少對(duì)橋臺(tái)振動(dòng)的影響，結(jié)構(gòu)物背部路堤強(qiáng)夯宜一次夯完。同時(shí)，為了確保對(duì)路堤的均勻夯實(shí)，并減少對(duì)橋臺(tái)振動(dòng)影響，應(yīng)嚴(yán)格遵循先兩邊后中間、先遠(yuǎn)后近的強(qiáng)夯順序，這樣可以有效控制填土的側(cè)向擠出，并對(duì)結(jié)構(gòu)物背部土體產(chǎn)生擠密作用。對(duì)于路肩處夯點(diǎn)也應(yīng)保持與同排其它夯點(diǎn)相同的夯擊功能和夯擊數(shù)。

3.6 強(qiáng)夯過程中和夯后的技術(shù)處理

在強(qiáng)夯施工過程中，隨著夯沉量增大，有可能因夯錘偏位或路基土體密實(shí)度不均勻，導(dǎo)致夯坑底部不平，夯錘落地不穩(wěn)。因此在施工期間，應(yīng)預(yù)備一定的填料和臨時(shí)工，在必要時(shí)對(duì)夯坑作處理。

強(qiáng)夯施工完成后，應(yīng)對(duì)坑底以上土體進(jìn)行良好的壓實(shí)或人工夯實(shí)處理，以保證夯后路基表層土體也能到達(dá)設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。

4 結(jié)語

強(qiáng)夯法能有效地處理臺(tái)背，減少臺(tái)背的工后沉降，但在工程應(yīng)用中，為確保橋臺(tái)的安全，宜在橋面鋪裝之前進(jìn)行，將橋面板吊裝后，在每塊板與橋臺(tái)間的伸縮縫中插入不少于兩個(gè)預(yù)制的鋼楔或木楔，從而使通道兩側(cè)橋臺(tái)共同受力。強(qiáng)夯施工期間要注意觀測(cè)臺(tái)身混凝土是否產(chǎn)生裂縫。若出現(xiàn)裂縫，則應(yīng)停止強(qiáng)夯施工。

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