高温多雨地区高速公路大规模深层堆积杂填土基础处理技术

高温多雨地区高速公路大规模深层堆积杂填土基础处理技术

张志明武玉凤

中国水利水电第十一工程局有限公司    河南 郑州 450001

摘  要  高温多雨地区的大规模深层堆积杂填土垃圾杂质的腐化，造成地基不均匀沉降，影响路基的质量，延缓施工进度。通过对广东中开高速公路第2项目经理部高温多雨地区大规模深层堆积杂填土基础处理技术研究，总结出强夯置换对建筑、生活垃圾等的地基处理的适用性，形成一套完备的施工工艺和控制标准，为后续的类似项目处理提供参考。

关键词  高速公路、高温多雨、深层堆积、强夯置换、杂填土路基

1  工程概况  

广东中开高速中山至开平高速公路中山段一期工程，工程位于广东省中山市火炬开发区，光照充足，热量丰富，气候温暖，雨水丰富，太阳辐射角度大，终年气温较高。其中K7+860～K8+125段设计采用的是路基方案，场地平整过程中，发现场内为大规模堆积的腐化程度不一、分布不均、结构松散的杂填土。根据对路基段的补勘资料显示，该区域表层为9～15m不等的杂填土，呈灰黑色，松散，干燥～稍湿，未压实，以塑料袋片为主、含少量木屑、黏性土等，具腥臭味。考虑到杂填土的物理性质、力学性质差异很大，填筑杂乱，空隙大，结构松散，均匀性差且随时间变化各项性质也会发生变化，而该处路段位于火炬服务区三号桥桥头段，工后沉降要求严格（工后小于10cm），未处理的情况下，工后沉降及总沉降难满足规范要求，容易造成地基沉陷，影响后续道路施工质量。根据对方案的比较筛选，最终决定采用强夯置换的施工方案。

2 强夯施工工艺及工艺流程

2.1强夯施工参数

（1）单击夯击能确定

强夯置换需要将杂填土挤向四周而将填筑材料挤至杂填土底层，其单击夯击量根据公式

式中 H---有效加固深度（m）

     M---夯锤重（t）

     h---落距（m）

α---修正系数

根据类似工程经验与试验段施工效果，修正系数α值的范围在0.2～0.95，α在0.4～0.7之间的频数约为80%。

（2）夯点间距确定

强夯置换的夯点间距根据强夯抛填体实测应力扩散角，按下列公式计算，并参照强夯试验段结果，要求夯坑顶部连成一片，且夯坑间夹壁应比周围未强夯部位低0.5m以上。

S=D+2Htanα

式中 S---夯点间距

     D---夯锤直径

     H---抛填体厚度

α---应力扩散角

夯点间距按8m正方形布置，隔行隔点跳夯，夯击能按照点夯不小于10000KN.m，满夯不小于1500KN.m，最后两击的夯沉量不大于20mm，满夯互相搭接大于1/3锤径，夯击2～3次，能满足地基处理要求。

2.2.1点夯参数

（1）夯锤采用直径为2.5m的圆形异型锤，夯锤设置300mm直径的排气孔4个，锤重40t，落距25m，单点夯击能10000KN.m，夯点按正方形进行布设，夯击点布置图中“第一遍夯击”点为主夯，“第二遍夯击”点为副夯。

（2）第一遍点夯各夯点中心间距为8m，边夯边填，每次夯击后补填至强夯工作面后再次夯击，强夯夯坑补料采用最大粒径不大于50cm的开山碎石、片石，要求置换墩有效长度不小于12.0m。

（3）第二遍点夯夯击点位于第一遍之间，夯击过程与第一遍相同，但第一遍后必须待孔隙水压力减少90%后才能进行第二遍夯击，两遍夯击间隔时间一般为7天。

（4）收锤标准：点夯夯击数按现场试夯得到的夯击数和夯沉量关系曲线确定。并应同时满足以下两个标准：①最后两击的平均夯沉量不大于200mm、夯坑周围不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难等要求；②总击数大于12击。

2.2.2满夯参数

（1）满夯能量：1500KN·m，夯印搭接大于1/3锤径。

（2）满夯击数：2～3击。

（3）采用铸钢锤、锤重15T、落距10m。

3强夯施工工艺

3.1试夯

在杂填土路基设置场地进行生产性试验，选取一个试验区面积（25m×25m）。试夯施工工艺同强夯施工工艺相同。

（1）通过试验，验证设计强夯工艺加固处理的可行性及设备的适用性。

（2）通过强夯置换试验，得出夯击次数和夯击沉量关系曲线，确定合理的夯击次数和夯击沉量。

（3）复核确定确定合理的夯坑间距、间隔周期等参数。

（4）确定夯击置换填料的最优级配和填料量等参数。

（5）由于强夯置换时有大量的填料填入地基中，施工场地不可避免要抬高。试夯时，应认真对置换前后的场地标高进行观测，详细记录观测值，得出合理的抬高或沉降数据，控制夯后标高。

4试验及检测

结合现场实际情况，强夯置换施工结束28天后待基础稳定后，采用地基平板载荷试验进行检测，试验由自动油压千斤顶加载，工字钢组成主梁、次梁堆载平台，混凝土块堆载提供反力。堆载重物在试验开始前一次性加上平台，最大堆载重量大于1.2倍最大试验压力，承载板为2.00m2方形钢板，采用分级加载，分级卸载，逐级等量卸载。

加载示意图

实验数据及试验曲线图如下：

表1检测点试验结果汇总表

表2压力与沉降量数据汇总表

平板载荷试验曲线图

根据试验加载到最大压力300KPa时，抽样的夯点处的累计沉降量为9.01mm、12.38mm、14.69mm，p-s曲线平缓，s-lgt曲线基本呈平行排列，由此可见，其地基承载力特征值大于等于300KPa，满足设计要求的150KPa。

参照实际点夯试验参数，根据公式，反推可得修正系数为0.38。由此可见，当满足高温多雨地区大规模深层堆积杂填土基础强夯置换要求时，修正系数约为0.38。

5  结语

在国内如此深度的杂填土进行强夯置换施工尚无已实施案例可供参考，通过对高温多雨地区大规模深层堆积杂填土基础处理技术研究，根据不同状况的杂填层，计算优选出最佳夯击能、最佳夯击数、夯坑间距、间隔周期、地面变形量等参数，总结出强夯置换即采用边填碎石边强夯的方法对建筑、生活垃圾等的地基处理的适用性，从而形成一套完备的施工工艺和控制标准，为后续的类似项目处理提供参考，具有较好的推广价值和应用前景，该处治工艺及参数选择为类似工程施工提供了参考依据。

6  参考文献

[1]《公路路基施工技术规范》JTG/T 3610-2019.

[2]徐至钧.强夯机强夯置换法加固地基[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]张凤文，周洪彬。强夯置换碎石桩符合地基承载力的试验研究[N].岩石力学与工程学报，2000,124）：522-525.

[4]刘惠珊，饶志华.强夯置换的设计方法与参数[J]。地基基础工程。1996，（2）：6-13.

1