山區(qū)公路粗粒料路堤填筑碾壓壓實(shí)-強(qiáng)夯加固質(zhì)量控制技術(shù)

安 燃

(內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024005)

1 碾壓壓實(shí)-強(qiáng)夯加固技術(shù)

強(qiáng)夯法是利用高落距地夯擊錘對(duì)路堤基層施以夯擊能量，使路堤基層擠密夯實(shí)，施工設(shè)備簡(jiǎn)單，施工工藝單一，可操作性強(qiáng)，適用地質(zhì)條件廣。通過(guò)強(qiáng)夯加固，可有效提升地基承載力及強(qiáng)度，降低工后沉降。

2 碾壓壓實(shí)-強(qiáng)夯加固質(zhì)量控制關(guān)鍵參數(shù)試驗(yàn)測(cè)試

進(jìn)行粗填料路基碾壓試驗(yàn)，并根據(jù)填料粒徑大小，在試驗(yàn)路段設(shè)置不同厚度的試驗(yàn)層。

分層碾壓路堤表面沉降監(jiān)測(cè)：確定碾壓施工壓實(shí)遍數(shù)、最大攤鋪厚度和控制粒徑等參數(shù)。在每個(gè)碾壓區(qū)域布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，填料攤鋪結(jié)束后，將觀測(cè)樁打入路堤，再用水準(zhǔn)儀測(cè)得初始高程。按規(guī)范碾壓，每一個(gè)碾壓來(lái)回測(cè)定一次監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程，并計(jì)算沉降，直至最后兩次碾壓的表面沉降均值差小于5 mm時(shí)停止碾壓，記錄標(biāo)準(zhǔn)層碾壓遍數(shù)及表面沉降率。以同樣的施工標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其余各試驗(yàn)層碾壓相同遍數(shù)，并求得各層碾壓后的表面沉降率。

圖1 碾壓壓實(shí)-強(qiáng)夯加固施工流程圖Fig.1 Construction flow char of grind compaction-dynamic compaction reinforce

碾壓路堤深處豎向位移監(jiān)測(cè)：確定大粒徑碎石或碎石土路堤碾壓壓實(shí)的有效影響深度。采用分層沉降儀來(lái)對(duì)路堤填料在碾壓過(guò)程中不同深度處的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從標(biāo)準(zhǔn)層底部開始布設(shè)沉降磁環(huán)管，在每一碾壓層的底部和厚度的中間位置布設(shè)一只沉降磁環(huán)。填料攤鋪結(jié)束后，用沉降磁環(huán)儀測(cè)量各磁環(huán)的初始位置，并用水準(zhǔn)儀測(cè)量沉降磁環(huán)管管口位置的高程，待碾壓完成后，再次測(cè)量各磁環(huán)位置以及管口位置高程。

碾壓路堤深處水平位移監(jiān)測(cè)：確定碾壓的有效加固深度。采用綜合測(cè)斜儀對(duì)路堤填料在碾壓過(guò)程中不同深度處的水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。布置測(cè)斜管，并在試驗(yàn)前的3～5 d內(nèi)測(cè)2～3次，待其處于穩(wěn)定狀態(tài)后，取平均值作為初始值，正式開始測(cè)試工作。監(jiān)測(cè)，將探頭導(dǎo)輪對(duì)準(zhǔn)與所測(cè)位移方向一致的槽口，緩慢放至管底，待讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測(cè)。以管口作為基準(zhǔn)點(diǎn)，每次測(cè)試時(shí)管口基準(zhǔn)點(diǎn)必須是同一位置，按探頭電纜上的刻度分劃，均速提升。每隔50 cm讀數(shù)一次，待探頭提升至管口處，旋轉(zhuǎn)180°，重新量測(cè)，以消除測(cè)斜儀自身的誤差。填料攤鋪結(jié)束后，用測(cè)斜儀測(cè)量初始數(shù)據(jù)，碾壓完成后，再次測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)，得到大粒徑填料在碾壓過(guò)程中的平行和垂直路基斷面的變形值。

碾壓路堤深處土壓力變化監(jiān)測(cè)：測(cè)定路基深處填料的壓力變化，確定碾壓加固深度。一般在原地基上部填筑墊層30 cm以上埋設(shè)振弦式土壓力盒測(cè)量土壓力。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，確定好樁位及樁間土壓力盒埋設(shè)位置。土壓力盒受力膜面朝上水平安裝，樁頂土壓力盒底部應(yīng)采用水泥漿墊平，樁間土壓力盒底部填入10 cm深中砂壓實(shí)墊平。裝好后，在周圍覆蓋30 cm厚的中砂，壓實(shí)。記錄好埋設(shè)位置里程、土壓力盒編號(hào)、相互距離、方向等。土壓力盒測(cè)試導(dǎo)線應(yīng)用細(xì)砂掩埋，并集中沿著測(cè)斜管引出路基，制作相應(yīng)標(biāo)示牌。采用人工和小型機(jī)具推平，以防土壓力盒及導(dǎo)線被破壞。樁體完全固結(jié)后，對(duì)土壓力盒進(jìn)行調(diào)試。分層碾壓時(shí)，測(cè)量每一次碾壓過(guò)程中層底靜土壓力。

碾壓路堤深處動(dòng)應(yīng)力測(cè)試：確定碾壓的能量傳播規(guī)律，確定有效加固深度。采用電阻應(yīng)變式雙膜動(dòng)土壓力盒對(duì)路堤深處動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)定接觸應(yīng)力的土壓力傳感器，量測(cè)土中自由場(chǎng)應(yīng)力的傳感器承壓面需朝著擬測(cè)應(yīng)力方向，并與之垂直，安放平穩(wěn)，保證傳感器在量測(cè)過(guò)程中承壓面不偏轉(zhuǎn)。埋設(shè)土壓力傳感器時(shí)，附近的土宜緊不宜松。為避免干擾，傳感器間的凈距最小應(yīng)保持在2～5 R(R為傳感器半徑)。在填料攤鋪完成后，每碾壓一遍過(guò)程中，測(cè)量一次土壓力盒數(shù)據(jù)，作好記錄。

密度箱試驗(yàn)測(cè)試：測(cè)定壓實(shí)前后填料密度變化。密度箱的形狀為2 m×2 m×1 m的無(wú)蓋大鐵盒。試驗(yàn)前應(yīng)將密度箱安放在即將碾壓的碎石填料填路堤中，并在鐵盒底部均勻平穩(wěn)地放置若干靜土壓力盒。為保護(hù)靜土壓力盒，需在鐵盒底部用直徑1～2 cm細(xì)石填滿盒底，厚度以超過(guò)靜土壓力盒厚度1 cm為宜，用路堤填料填滿鐵盒且頂面高于鐵盒上頂面。正式碾壓后，每碾壓一次后均測(cè)量鐵盒底部靜土壓力值、整平鐵盒頂面后稱取鐵盒和填料的總重量。為保證壓路機(jī)的正常行駛，需在下一次碾壓前用相同路堤填料攤鋪上頂面，以超出鐵盒上頂面邊緣一定厚度為宜。通過(guò)多次碾壓，記錄每次碾壓后靜土壓力盒的數(shù)值。

單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)：通過(guò)分析夯錘下方夯坑沉降量、夯錘邊緣路堤表面變形隨夯擊擊數(shù)的變化規(guī)律，確定夯擊擊數(shù)、夯點(diǎn)間距。在試驗(yàn)區(qū)分別選取3處具有代表性的位置，并用石灰粉進(jìn)行標(biāo)注。各夯擊點(diǎn)之間的距離需大于10 m，避免相互影響。將強(qiáng)夯夯錘移動(dòng)至夯點(diǎn)位置，用噴漆在夯錘上部選擇兩處作為測(cè)量點(diǎn)。選擇合適的位置架設(shè)全站儀，并測(cè)量夯錘的初始標(biāo)高。各試驗(yàn)區(qū)以3處夯點(diǎn)為中心，在其左右兩側(cè)鋪設(shè)表面樁，表面樁布設(shè)，距夯錘邊緣周圍0.5 m，每隔0.5 m布設(shè)一個(gè)表面樁，每側(cè)各11個(gè)。進(jìn)行夯擊時(shí)，取夯錘每夯擊一次前后高程差值作為本次夯擊沉降量，當(dāng)最后兩擊平均沉降量小于50 mm時(shí)，此時(shí)夯擊次數(shù)即為夯擊擊數(shù)。

邊坡破壞試驗(yàn)：利用邊坡樁確定強(qiáng)夯在加固路堤邊坡時(shí)的安全距離。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)邊坡高度和坡度，選擇合適數(shù)量邊坡樁沿坡面依次從坡頂向坡底平均放置，依次編號(hào)。夯錘距邊坡以由遠(yuǎn)到近、逐漸減少的原則布置。先將夯錘置于距邊坡較遠(yuǎn)的距離，按照試驗(yàn)所得夯擊次數(shù)進(jìn)行夯擊，記錄夯擊前后邊坡樁坐標(biāo)，若其水平位移不大于100 mm，則將夯錘向邊坡移動(dòng)1 m，重復(fù)上述過(guò)程，直至邊坡樁的水平位移量超過(guò)100 mm，停止移動(dòng)夯錘。邊坡最大水平位移不超過(guò)100 mm時(shí)對(duì)應(yīng)距離即為安全距離。

影響深度試驗(yàn)：利用動(dòng)土壓力監(jiān)測(cè)強(qiáng)夯過(guò)程中能量的傳遞深度，確定強(qiáng)夯加固的有效影響深度。按照單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)及邊坡破壞試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，在破壞距離和水平影響范圍之間以沉降管為圓心，間隔1 m做同心圓。選擇兩條垂直的直徑，其與同心圓環(huán)交點(diǎn)即為夯點(diǎn)位置。觀測(cè)不同埋深磁環(huán)沉降量，當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)沉降量逐漸趨向零且不再變化，此埋深即為強(qiáng)夯加固有效影響深度。