什么是路基加固处理的碾压夯实法?

路基铺设于天然地基上,自身荷载较大,要求地基应具有足够的承载能力,以保持地基稳定;另外,应使某些自然因素(如地下水、坑穴、湿陷及胀缩等)对路基不产生有害变形。

碾压夯实法

控制最佳含水率,对路基分层压实,以及提高强度和降低压缩性是路基施工的基本要求。如果使用压实功能较大的压实方法,还能处理杂填土和地表的松散土。

对于非黏性土及松散杂填土而言,振动压实法效果良好。振动压实效果,因土质和振动时间而不同,一般是振动时间越长,效果越好,但时间过长就会无效。对主要由矿渣、碎砖和瓦块为主的建筑垃圾,时间约 1 min即可;对含细炉渣等细颗粒填土,振动时间 3 ~ 5 min,有效深度为 1.2 ~ 1.5 m。

重锤夯实法加固地基,可提高地基表层土的强度。对湿陷性黄土,可降低地表的湿陷性;对杂填土,可减少表层土的强度不均一性。重锤夯实法适用于地下水位 0.8 m以下稍湿的一般黏性土、沙土、湿陷性黄土及杂填土等。重锤夯实法一般采用钢筋混凝土制成截头圆锥体(底部垫钢板),质量宜 1.5 t或稍重,锤底直径为 1 ~ 1.5 m,起重设备的能力为 8 ~ 15 t,落距高一般为 2.5 ~ 4.5 m。重锤的夯击遍数,一般以最后两次的平均夯沉量不超过规定值来控制,即一般黏性土和湿陷性黄土为 1 ~ 2 cm,沙土为 0.5 ~ 1.0 cm。实践结果表明,一般为 8 ~12 遍,作用深度约为锤底直径的 1 倍。

在重锤夯实法的基础上,经过研究和实践,20 世纪 60 年代末期出现所谓强夯法,也称动力固结法。它是以 8 ~ 12 t(甚至 20 t)的重锤,8 ~ 20 m的落距(最高达 40 m),对路基进行强力夯击,利用冲击波和动应力,达到路基加固的目的。此项新技术的出现,迅速在国际上得到广泛运用,效果十分显著,我国也正在研究和运用。

实践证明,强夯过程中,土体中因含可压缩的微气泡而产生几十厘米的沉降,土体产生液化,使土的结构破坏,强度下降至最小值,随后在夯击点周围出现径向裂隙,成为加速孔隙水压力消散的主要通道,继而因黏性土的触变性,使土基的强度得到恢复和增强。这一过程无法用传统的固结理论解答,因而就有饱和土是可压缩的重要机理。现有研究成果表明,由于土中有机物的分布,第四纪土中多数含有以微气泡形式出现的气体,含气量为 1%~ 4%,在强夯过程中,气相体积被压缩,加上孔隙水被挤出,两者体积有降低。重复夯击作用,气体被压缩接近于零时,土体变成不可压缩,相应的孔隙水压力上升到与覆盖压力相等的能量级时,土即产生液化,吸附水变成了自由水,土的强度达到最小值;继续施加外界能量,对强度提高无效,需要停止夯击,等待强度恢复。与此同时,夯点四周形成有规则的垂直裂缝,出现涌水现象。当孔隙水压力消散到小于土粒间的侧向压力时,裂隙即自行闭合,土中水的运动又恢复常态。随着孔隙水压力的消散,土的抗剪强度和变形模量有了大幅度增长,这是由于土粒间紧密接触,以及新吸附水层逐渐固定所致,这乃是土的触变性所致。基于上述基本原理,按弹簧活塞模型,对动力固结(强夯)的机理作出新的解释,以与传统的静力固结理论相比较。

强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济及运用面较广等优点。资料表明,经强夯法处理的地基,其承载力可提高 2 ~ 5 倍,压缩性降低 2 ~ 10 倍,可广泛用于杂填土(各种垃圾)、碎石土、沙土、黏性土、湿陷性黄土及泥炭和沼泽土,不但陆地上使用,也可水下夯实。其缺点是需要相应的机具设备,操作时噪声和振动较大,不宜在人口密集或附近防振要求高的地点使用。

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