强夯在铁路工程中的实用性

强夯和钻探验证施工过程(1)试夯工作在第一个夯击点的A1夯点进行,夯点距离填土边坡3.25m,边坡虚填加宽宽度为0.5m,夯点距离实际路堤边坡的路堤边坡线为2.75m。通过采用单点夯击能3000kN?m进行试夯,发现在单点夯击能3000kN?m夯击下,边坡变形很小,地面隆起不明显。(2)通过试夯,确定DK147+325~+375强夯试验段的强夯第一、二遍点夯的单击夯击能为3000kN?m、即夯锤提升高度为15m;最后再以单击夯击能1500kN?m、即夯锤提升高度为7.5m满夯一遍。(3)夯点布置及夯距:夯击点按梅花形布置;试验段路基总长50m,填筑路基的顶面宽16.5m,强夯布点分3列、10行,列间距5m,行间距5m,共30个,两侧夯点距离路肩3.25m。第一遍和第二遍的布置点相互错开,布置点情况详见图略。(4)沉降位移桩布置:沉降位移桩按断面布置,共4个断面(DK147+330、DK147+345、DK147+360、DK147+375),断面间距15m,桩布置在路基两侧:路基边坡、坡脚、水沟沟班、及坡脚外10m,每个断面共8个桩。(5)强夯过程及强夯结果:①强夯前放样夯点,并测出原地面标高、位移桩的坐标和标高,记录原始数据。②强夯机就位后,对机械性能进行测试:包括吊绳完好情况、落锤速度、齿轮咬合,轴承转动、起吊高度等,并对桁架吊臂进行加固(在桁架吊臂顶端处安装轮胎防护,以防夯锤脱钩后。掉钩摆动直接打击桁架吊臂,引起吊臂损伤)。③机械性能测试完成后,起吊夯锤与A1夯点对位,保持夯锤水平,测出夯锤锤顶面标高并记录。夯锤起吊时,机械10m范围内严禁站人,起吊时,观察吊臂弯沉情况,夯锤落地后,待扬尘过后观察吊臂,确认无坠落物后,测量夯锤落地后锤面标高并记录,与夯前标高比较,计算下沉量。按上述程序继续夯击,待一锤夯击下沉量≤50mm时,完成该夯点夯击并记录此次夯击后夯锤锤面标高,计算总下沉量。具体夯击过程如下:完成一个A1夯点操作后,机械移位C1夯点,按A1步骤完成夯击施工,计算C1总下沉量;完成C1夯击后移位至C2,按A1步骤完成夯击施工,计算C2总下沉量;完成C2夯击后移位至A2,按A1步骤完成夯击施工,计算A2总下沉量;完成A2夯击后移位至B1,按A1步骤完成夯击施工,计算B1总下沉量。按上述步骤完成一环梅花形夯点夯击,参照该环梅花形夯点夯击过程,完成第一遍路基夯击。记录各夯点的总下沉量。最大单点夯沉量为夯击点C3的91cm,最小单点夯沉量为夯击点B3的46.5cm,夯击此次为5~9次,大部分在6~8次。④第一遍强夯完成后,用推土机将路基面推平,碾压机静压一遍强振三遍。放样第二遍夯点位置,重复第一遍强夯步骤,完成第二遍强夯。记录各夯点的总下沉量。第二遍最大单点夯沉量为夯击点D2的80.5cm,最小单点夯沉量为夯击点E7的32cm,夯击此次为4~8次,大部分在5~6次。⑤第二遍强夯完成后,用推土机推平,碾压机静压一遍强振三遍,用低冲击能(1500kN/m,即提锤高度为7.5m)满夯一遍,完成夯击施工。推土机推平,碾压机静压一遍强振三遍,测出沉降位移桩位移值和原取芯位置的标高值,比较测量值。满夯整平后标高对比见(表略)比较两次标高差,完成全部夯击施工后,路基面标高平均下降了30cm。⑥位移观测结果分析K147+325~DK147+375路基强夯补强试验段位移观测分析K147+345左边桩位移为57mm、DK147+330右边桩位移为43mm,DK147+360右边桩位移为55mm、DK147+375右边桩位移为32mm,其他都在测量误差范围内,因此强夯后路基边坡位移较小。

强夯效果检测评价(1)通过对现场强夯的夯击点夯沉量和强夯后场地标高的测量和对比,强夯结果统计一览表(表略)。①从第二遍强夯的平均夯沉量比第一遍少了近14cm,说明强夯对成型路基补强是有效的。,强夯对成型路基的平均夯沉量达到30.5cm,第一、二遍强夯单点平均夯沉量分别达到68.29cm和54.32cm,说明成型路基补强效果非常明显。从第一、二遍强夯的单点夯沉量差分别达到44.5cm40.4cm,说明路基填筑压实质量控制的并不均匀。②从强夯区不同位置平均夯沉量和第一、二遍强夯的最大夯沉量均位于路基中心两侧说明,在路基填筑压实过程中路基中部的填筑压实质量控制要好于路基两侧,局部甚至差异较大。③第一、二遍最大、最小单点夯沉量的夯击点分布分散,与周围夯击点的夯沉量差较大的情况说明,路基填筑压实质量的不均匀是局部的、分散和无规律的;从相连的C2、C3、C4夯击点的夯沉量达77.7~91cm,相连的D2、D3、A3夯击点的夯沉量达69.8~81.8cm,均大于平均夯沉量,说明连的C2、C3、C4夯击点和相连的D2、D3、A3夯击点区域的填筑压实质量较差。④根据位移观测记录,强夯对边坡的变形最大影响主要反应在边坡中部,边坡中部除部分点出现3~6cm的外挤变形外,其他观测点的变形均在1.0cm以内,坡脚水沟和坡脚以外的观测变形基本上均在1cm以内。说明强夯对边坡的变形很小,夯击能基本上全部被路堤本身的填料所吸收,不会引起边坡的溜坍和变形破坏。(2)钻探取芯、孔内测试密实度效果评价。①通过在强夯试验区布置了5个钻孔的钻探取芯、孔内测试的强夯前后对比,强夯前在所有的的25个有效测试点中,测试的平均击数都在5击/10cm以上,并且有21个测试点的平均击数达到10击/10cm以上(约占84%),填土密实度基本上在中密状态(动探的平均击数为10~15击/10cm),说明填筑压实状况比较理想。②根据孔内动力触探成果,在强夯区的3.0~3.5m范围存在密实度相对较差的层位,其动探击数为4~9击/10cm,平均为6.3击/10cm;夯后动探击数为6~14击/10cm,平均为9.5击/10cm,较夯前平均提高了3.2击/10cm,密实度有较大提高。(表略)可以看出,根据强夯前后的动探平均击数的对比,3.0m以内的强夯效果比3.0m以下的强夯效果明显要好;泥质粉砂岩、粉细砂岩强~弱风化岩块填料在普通压路机压实后的成型路堤,采用强夯补强时,采用3000kN?m以上的单击夯击能,其有效深度可以达到5~6m。

(1)通过对强夯结果和强夯前后钻孔内测试结果的分析,无论从强夯对成型路基的单点夯沉量、平均夯沉量还是其填筑密实度的提高以及消除路基填筑压实质量不均匀性的效果来看,强夯对成型软岩路堤的补强效果较为明显。(2)采用泥质粉砂岩、粉细砂岩强~弱风化岩块填料,在普通压路机压实后的成型路堤,采用3000kN?m以上的单击夯击能强夯补强,其有效深度可以达到5~6m。(3)通过强夯施工现场变形观测,通过试夯选择合适的夯击能和夯点位置对成型路基的补强是可行的,强夯施工对边坡的变形和路堤坡脚外的建筑物或构筑物的影响很小或甚微,夯击能基本上全部被路堤本身的填料所吸收,在合理设定夯击能后,强夯施工不会引起边坡的溜坍和变形破坏。

路基填土的压密沉降属永久沉降,是由填土自重(包括轨道上部建筑)引起的。它发生在两个时间段,一是施工阶段的沉降;二是施工完成后发生的沉降,也就是工后沉降。工后沉降量太大,说明填土的压实密度不足、强度低,容易形成不均匀变形,甚至产生病害。向莆铁路DK132+100~DK158+400段采用白垩系的泥岩、泥质粉砂岩、粉细砂岩、钙泥质黏土岩等风化岩块填料填筑,尽管K30、孔隙率、Evd、密实度等常规路基填筑的检验指标均满足验标要求,但填筑体的孔隙率较大且随着雨水侵蚀以及填料的自然风化,孔隙率会逐年减小,线路运营后产生沉降变形的可能较大,采用单击夯击能进行强夯补强。根据路基填筑高度不同,采用以下几种强夯夯击能:<3m不采用强夯补强;3~6m采用2000~3000kN?m夯击能;6m以上采用2500~3500kN?m夯击能。据该段路堤完工后一年多的沉降观测数据。据该段路堤完工后铺轨,通车一年多的沉降观测数据看其下沉量很小。现场测量调查该段路堤边坡稳定、坡面风化软岩已风化成碎片土状,方格型截水骨架稳定、无变形,草皮稀疏生长,路肩稳定无塌肩等变形,道床无病害、钢轨道碴自铺设后一年多未见异常。