论文部分内容阅读
提要： 结合强夯片石桩在青岛滨海公路南段一期工程中的实践应用，介绍了强夯片石桩的设计原理及施工方法，提出了实际施工过程中的部分经验总结，为类似工程施工提供参考。
Abstract: combined with PianShi pile dynamic compaction in Qingdao southern coastal highway project practice of application, this paper introduces the PianShi dynamic compaction pile design principle and construction method, puts forward the actual construction process of the part of the experience, provide a reference for the similar project construction.
一、工程概况
青岛滨海公路南段一期工程位于青岛胶南市境内，路线全长35.3km，公路等级为一级公路，路基宽24.5米，双向4车道，设计行车速度80km/h。其中，K34+050-K35+335段地基处于虾塘地段，主要由低液限淤泥质粘土和松散砂土组成，地基情况较为软弱，常年淤泥堆积，淤泥深度为4-8米。根据设计资料，淤泥质低液限粘土的主要物理性指标（平均值）：含水量w=38.2%，天然密度ρ=1.86/cm3,空隙比e=1.023，IL=1.48，压缩系数a0.1-0.2=0.60MPa-1，压缩模量Es=3.36MPa，快剪内聚力Cq=6.0KPa，快剪内摩擦角Φq=5.8°，固结快剪内聚力Cg=10KPa，固结快剪内摩擦角Φg=6.7°，静力触探锥尖阻力qc=0.25MPa，标准贯入击数N63.5=1-2击。在K34+828-K35+105段采用强夯置换片石桩进行处理，施工方案为：先抛填1.5m厚的块片石平台，然后强夯置换块片石，再后进行路基填料施工。
二、强夯片石桩复合地基工作原理
强夯法加固地基是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击波的作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，并对周围土体进行动力挤压。从加固原理与作用看，强夯片石桩施工属于动力置换，机理类似于振冲法等形成的碎石桩。通过强夯片石所形成的片石桩，对原地基中的淤泥进行了置换。同时，由于强夯过程中所产生的巨大冲击能，使桩体周围软基中的空隙压缩，局部产生液化，周围形成裂隙，与桩体本身形成良好的排水通道，缩短了排水过程，加速土体的固结。最终，桩体与周围土体形成了复合地基，减少了地基的沉降，增强了地基的强度和承载能力。
三、强夯片石桩施工
图：施工工艺流程图
1、施工准备：试验桩施工之前，对软土地基进行物理力学性质检测，掌握置换前软土的相关物理性能，为强夯置换加固后进行对比提供原始技术参数。为避免影响强夯施工，应及时清理施工场地，清除原有鱼塘或虾塘等障碍物，对现场进行初步整平，并进行测量放样，以确定填筑及夯击范围。
2、填筑片石垫层：为防止夯击时发生吸锤现象、击穿事故，防止坑内涌进淤泥或水，同时为强夯机等施工机具提供施工平台，按图纸设计要求，强夯置换前采用推土机对软基段采用滚填法施工铺设1.5m厚片石垫层，从两端向中间依次推进，最后用推土机整平至设计标高。
3、夯点布设及机具就位：根据设计图纸，在已成型的片石垫层上进行夯点布设，将路线中线桩及横断面坡脚桩放样固定，作为桩位放样控制点，控制桩设在无干扰的稳定地点，并注意固定保护好。各桩位点用石灰粉标记。并按照不同的夯击能，安排机具进场。
4、试夯：在大规模施工前，应该首先进行试夯施工。以获取停夯标准所需要的夯击遍数、累计夯沉量及隆起高度，以及加固前后软基段地基承载力等技术参数，为大面积施工提供依据和现场指导。
夯击次数是强夯施工的重要参数，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起最小为确定原则。为满足强夯施工要求，达到既科学又经济的目的，试夯时我们选取了三个点，采取不同的工序进行试夯：
⑴先夯2击填料一次，再夯2击填料一次，类似连续夯击填料数次后（夯击数不小于10击），直至达到停夯标准。
⑵先连续夯7击，填料后再连续夯击（夯击总数不小于10击），直至达到停夯标准。
⑶先连续夯5击，填料后在连续夯击（夯击总数不小于10击），直至达到停夯标准。
上述过程中记录好每次夯击下沉量及达到停夯标准的夯击次数、累计夯沉量和隆起高度,对三种试夯方法所取技术结果进行比较，确定最佳的施工工艺。
5、大面积强夯施工：试夯完成后，根据试夯取得的相关工艺系数和经验，进行大面积强夯施工，施工中严格控制最后两击夯沉量，切实做好施工记录，若施工过程中在规定击数范围内达不到最后两击夯沉量要求时，可增加2-3击，若仍达不到，及时向监理及设计单位反映。
6、普夯及碾压：强夯完成后，整平至设计标高，普夯两遍，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。经检测能够满足地基承载力要求后，铺筑碎石层平整场地，采用20t振动压路机对场地进行碾压，直至达到设计要求的压实度，其上填筑路基。
四、强夯片石桩施工控制要点
1、试夯位置的选择
通过现场施工，可以说试夯是强夯置换施工过程中的重点。通过试夯所取得的夯击次数、填料时机及停夯标准是指导大面积施工的重要参考依据。因此，在选择试夯位置时，应该详细调查现场情况，根据工程地质报告和工程实际选择具有代表性的路段和夯点试夯，以取得具有现场代表性的相关数据和施工经验。
2、加强施工现场控制
开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。第一遍夯击完成后，要间隔5-7天的水压消散固结后，才能进行下一遍夯击施工。切實做好现场施工记录，为施工质量的控制及工程计量提供实际而准确的数据。
3、做好施工安全工作
⑴、施工现场应全面规划，并有施工现场平面布置图；其现场道路应平坦、坚实、畅通，交叉点及危险地区，应设明显标志。
⑵、为减少吊锤机械吊臂在夯锤下落时的晃动及反弹，应专门设置吊臂撑杆系统。每天开机前，必须检查吊锤机械各部位是否正常及钢线绳有无磨损等情况，发现问题及时处理。施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。
⑶、吊锤机械停稳并对好坑位后方可进行强夯作业，起吊夯锤时速度应均匀，夯锤或挂钩不得碰吊臂，应在适当位置挂废汽车外胎加以保护。
⑷、夯锤起吊后，吊臂和夯锤下15m内不得站人。非工作人员应远离夯击点30m以外。
⑸、干燥天气作业，可在夯击点附近洒水降尘。吊锤机械驾驶室前面宜在不影响视线的前提下设置防护罩。驾驶人员应戴防护眼镜，预防落锤弹起砂石，击碎驾驶室玻璃伤害驾驶员眼睛。
⑹、施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖同振沟等隔振或防振措施。
五、结论
对K34+050-K35+335段进行强夯置换片石桩施工处理后，经过施工、监理自检以及相关单位的最终检测发现，强夯置换后的处理深度、桩柱直径、桩柱间土的的强度、地基表面的压实度及弯沉值均符合设计要求。通过一段时间的观测，工后沉降也满足设计要求。根据工程实际，我们认为强夯片石桩置换法处理软基，施工设备简单、处理效果好、施工速度快、造价低、社会经济效益明显，值得在公路工程建设中推广应用。
Abstract: combined with PianShi pile dynamic compaction in Qingdao southern coastal highway project practice of application, this paper introduces the PianShi dynamic compaction pile design principle and construction method, puts forward the actual construction process of the part of the experience, provide a reference for the similar project construction.
一、工程概况
青岛滨海公路南段一期工程位于青岛胶南市境内，路线全长35.3km，公路等级为一级公路，路基宽24.5米，双向4车道，设计行车速度80km/h。其中，K34+050-K35+335段地基处于虾塘地段，主要由低液限淤泥质粘土和松散砂土组成，地基情况较为软弱，常年淤泥堆积，淤泥深度为4-8米。根据设计资料，淤泥质低液限粘土的主要物理性指标（平均值）：含水量w=38.2%，天然密度ρ=1.86/cm3,空隙比e=1.023，IL=1.48，压缩系数a0.1-0.2=0.60MPa-1，压缩模量Es=3.36MPa，快剪内聚力Cq=6.0KPa，快剪内摩擦角Φq=5.8°，固结快剪内聚力Cg=10KPa，固结快剪内摩擦角Φg=6.7°，静力触探锥尖阻力qc=0.25MPa，标准贯入击数N63.5=1-2击。在K34+828-K35+105段采用强夯置换片石桩进行处理，施工方案为：先抛填1.5m厚的块片石平台，然后强夯置换块片石，再后进行路基填料施工。
二、强夯片石桩复合地基工作原理
强夯法加固地基是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击波的作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，并对周围土体进行动力挤压。从加固原理与作用看，强夯片石桩施工属于动力置换，机理类似于振冲法等形成的碎石桩。通过强夯片石所形成的片石桩，对原地基中的淤泥进行了置换。同时，由于强夯过程中所产生的巨大冲击能，使桩体周围软基中的空隙压缩，局部产生液化，周围形成裂隙，与桩体本身形成良好的排水通道，缩短了排水过程，加速土体的固结。最终，桩体与周围土体形成了复合地基，减少了地基的沉降，增强了地基的强度和承载能力。
三、强夯片石桩施工
图：施工工艺流程图
1、施工准备：试验桩施工之前，对软土地基进行物理力学性质检测，掌握置换前软土的相关物理性能，为强夯置换加固后进行对比提供原始技术参数。为避免影响强夯施工，应及时清理施工场地，清除原有鱼塘或虾塘等障碍物，对现场进行初步整平，并进行测量放样，以确定填筑及夯击范围。
2、填筑片石垫层：为防止夯击时发生吸锤现象、击穿事故，防止坑内涌进淤泥或水，同时为强夯机等施工机具提供施工平台，按图纸设计要求，强夯置换前采用推土机对软基段采用滚填法施工铺设1.5m厚片石垫层，从两端向中间依次推进，最后用推土机整平至设计标高。
3、夯点布设及机具就位：根据设计图纸，在已成型的片石垫层上进行夯点布设，将路线中线桩及横断面坡脚桩放样固定，作为桩位放样控制点，控制桩设在无干扰的稳定地点，并注意固定保护好。各桩位点用石灰粉标记。并按照不同的夯击能，安排机具进场。
4、试夯：在大规模施工前，应该首先进行试夯施工。以获取停夯标准所需要的夯击遍数、累计夯沉量及隆起高度，以及加固前后软基段地基承载力等技术参数，为大面积施工提供依据和现场指导。
夯击次数是强夯施工的重要参数，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起最小为确定原则。为满足强夯施工要求，达到既科学又经济的目的，试夯时我们选取了三个点，采取不同的工序进行试夯：
⑴先夯2击填料一次，再夯2击填料一次，类似连续夯击填料数次后（夯击数不小于10击），直至达到停夯标准。
⑵先连续夯7击，填料后再连续夯击（夯击总数不小于10击），直至达到停夯标准。
⑶先连续夯5击，填料后在连续夯击（夯击总数不小于10击），直至达到停夯标准。
上述过程中记录好每次夯击下沉量及达到停夯标准的夯击次数、累计夯沉量和隆起高度,对三种试夯方法所取技术结果进行比较，确定最佳的施工工艺。
5、大面积强夯施工：试夯完成后，根据试夯取得的相关工艺系数和经验，进行大面积强夯施工，施工中严格控制最后两击夯沉量，切实做好施工记录，若施工过程中在规定击数范围内达不到最后两击夯沉量要求时，可增加2-3击，若仍达不到，及时向监理及设计单位反映。
6、普夯及碾压：强夯完成后，整平至设计标高，普夯两遍，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。经检测能够满足地基承载力要求后，铺筑碎石层平整场地，采用20t振动压路机对场地进行碾压，直至达到设计要求的压实度，其上填筑路基。
四、强夯片石桩施工控制要点
1、试夯位置的选择
通过现场施工，可以说试夯是强夯置换施工过程中的重点。通过试夯所取得的夯击次数、填料时机及停夯标准是指导大面积施工的重要参考依据。因此，在选择试夯位置时，应该详细调查现场情况，根据工程地质报告和工程实际选择具有代表性的路段和夯点试夯，以取得具有现场代表性的相关数据和施工经验。
2、加强施工现场控制
开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。第一遍夯击完成后，要间隔5-7天的水压消散固结后，才能进行下一遍夯击施工。切實做好现场施工记录，为施工质量的控制及工程计量提供实际而准确的数据。
3、做好施工安全工作
⑴、施工现场应全面规划，并有施工现场平面布置图；其现场道路应平坦、坚实、畅通，交叉点及危险地区，应设明显标志。
⑵、为减少吊锤机械吊臂在夯锤下落时的晃动及反弹，应专门设置吊臂撑杆系统。每天开机前，必须检查吊锤机械各部位是否正常及钢线绳有无磨损等情况，发现问题及时处理。施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。采用履带式起重机时，可在臂杆端部设置辅助门架，或采取其他安全措施，防止落锤时机架倾覆。
⑶、吊锤机械停稳并对好坑位后方可进行强夯作业，起吊夯锤时速度应均匀，夯锤或挂钩不得碰吊臂，应在适当位置挂废汽车外胎加以保护。
⑷、夯锤起吊后，吊臂和夯锤下15m内不得站人。非工作人员应远离夯击点30m以外。
⑸、干燥天气作业，可在夯击点附近洒水降尘。吊锤机械驾驶室前面宜在不影响视线的前提下设置防护罩。驾驶人员应戴防护眼镜，预防落锤弹起砂石，击碎驾驶室玻璃伤害驾驶员眼睛。
⑹、施工前应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因施工而造成损坏。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖同振沟等隔振或防振措施。
五、结论
对K34+050-K35+335段进行强夯置换片石桩施工处理后，经过施工、监理自检以及相关单位的最终检测发现，强夯置换后的处理深度、桩柱直径、桩柱间土的的强度、地基表面的压实度及弯沉值均符合设计要求。通过一段时间的观测，工后沉降也满足设计要求。根据工程实际，我们认为强夯片石桩置换法处理软基，施工设备简单、处理效果好、施工速度快、造价低、社会经济效益明显，值得在公路工程建设中推广应用。