1 必要性与重要性研究
随着公路技术等级的提高, 各级公路部门和施工单位已对加强质量检测与施工质量控制和验收工作予以了高度重视。但在许多工程中, 仍有部分单位不具备原材料质量试验检测和施工质量控制试验检测的基本条件, 有些单位虽然已购置了一定数量的试验检测仪器设备, 也建立了试验检测机构并配备了相应的试验检测人员, 但由于多种原因, 使已建成的试验室不能发挥应有的作用。工程实践经验证明:不重视施工检测和施工现场质量控制管理工作, 而仅靠经验评估是造成工程出现早期破坏的重要原因之一。因此, 要想切实提高道路工程施工质量、缩短施工工期、降低工程投资, 在建立健全工程质量控制检查制度的同时必须配备一定数量的试验检测设备和相应的专职试验检测技术人员, 加强公路工程试验检测工作。试验检测工作是工程质量管理中的一个重要组成部分, 同时也是公路工程施工质量控制和竣工验收评定工作中不可缺少的一个主要环节, 其必要性和重要性主要体现在以下几个方面。
1.1 通过试验检测, 能充分利用当地出产的原材料, 便于就地取材
譬如建设地点的砂石、填料等, 借助试验检测这种有效的手段, 可以确定上述材料是否满足施工技术规定的要求, 达到有效地降低工程造价的目的。
1.2 通过试验检测, 有利于推广新技术、新工艺和材料的应用
及时有效地对某一新材料、新技术、新工艺进行试验检测, 以鉴别其可行性、适用性、有效性和先进性, 从而可为工程施工积累经验教训, 这对于推动施工技术进步、提高工程进度和质量等都将起到积极的作用。
1.3 通过必要的试验检测, 可以科学地评定各种路用原材料及其成品、半成品材料质量的好坏
借助这套科学有效的测试手段, 对于任何一种材料均可通过对其规定性能的相关检验, 评定其产品是否合格, 这对于合理地应用材料、提高工程质量也是非常重要的。
1.4 通过试验检测, 能合理地控制并科学地评价施工质量
一项工程质量的好坏, 包括施工过程中的质量控制、竣工后的评定验收, 均可通过试验检测进行评定, 可见其是一种科学有效的方法和手段。综上所述, 试验检测对于提高工程质量、加快工程进度、降低造价、推动施工技术进步将起到非常重要的促进作用。因此, 加强试验检测工作势在必行, 务必引起高度重视。
2 工程概况
工程位于重庆市北碚区, 为了适应市政道路建设的需要, 要对新填土进行强夯处理, 地基处理的总面积约3×104m2, 重庆地区浅部软土普遍发育, 属于较为典型的天然软土地基区, 软土主要为临江沼泽相堆积类型。软土层主要为埋深在4m左右的第 (3) 层淤泥质粉质粘土 (指重庆市工程建设规范《岩土工程勘察规范》DGJ08-37-2002中地基土层序号, 下同) 及其下部的第 (4) 层淤泥质粘土, 其主要特性是高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等, 在工程建设中表现出一系列不良工程地质现象, 从而影响建 (构) 筑物的使用。因此, 必须对软土的变形引起重视。本文需处理的土层总厚度约8.5m~l0m。采用3000kJ能量进行强夯处理根据公式H=a (Mh/10) 0.5算其有效加固深度为8.6m (a取0.5) 。
3 强夯地基处理方案设计
强夯采用2遍点夯, 1遍满夯。
点夯单击夯击能为3000kJ, 夯锤底面直径2m~2.4m, 锤重200kN、夯点正方形布置, 夯点间距为6m×6m。第2遍夯点选在土1遍己夯点间隙。
强夯击数及收锤标准:每个夯点夯击数大于10击, 最后2击的平均夯沉量不大于50mm每遍夯击间隔时间为1d~2d。
满夯:满夯能量为1000kJ, 夯锤底直径2m~2.4m, 要求锤印彼此搭接, 且搭接部分不应小于锤底面积的1/3~1/5 (表1) 。
4 试夯及检测
强夯的目的是通过强夯试验来确定强夯最佳施工参数, 并根据试夯的结果确定施工方案进行大面积的施工、试夯监测项目主要包括:孔隙水压力观测、地下水位观测、夯坑及其周边地表变形观测、每遍点夯及兴夯前后的地表高程测量等监测项目。试夯后还需通过载荷板试验、标准贯入等效果检验来计算经强夯加固后地基土的承载力和密实程度。
试夯区面积为30m×30m, 在试夯区边线以外l 0 m处埋设水位观测孔1个, 孔深l0m, 地下水位的监测与孔隙水压力观测同步进行。并埋设孔隙水压力观测点1个, 孔隙水压力仪器采用钢弦孔隙水压力计。孔隙水压力和水位观测孔每天观测1次。
在试夯区内选择3个夯点作单点试夯, 每个试夯点位置附近埋设3组孔压, 每组设7个测头。在地面以下4.5m左右往下每隔2m埋设1个孔压传感器, 共21个。单点夯开始, 3组孔压、地下水位同步观测。并进行夯沉量、夯坑及其周边地表变形观测。根据孔隙水压力监测确定强夯的夯击击数、有效加固深度等。
4.1 孔隙水压力监测方法与要求
为防止强夯时剪切波对孔隙水压力测头的破坏, 须对孔隙水压力仪地面以下的电缆加装钢制护管。孔隙水压力仪的埋设在强夯前采用钻孔方法进行埋设。埋设完成等孔压值稳定后, 方可作为初始读数、观测时随强夯每一击进行同步观测, 求出距夯坑不同距离、不同埋设深度土体的孔隙水压力, 并绘制孔压增量与距离关系曲线图、孔压增量与深度关系曲线图、孔压与夯击击数及消散过程曲线等相关图表。
遍夯间歇时间按孔隙水压力消散80%所需时间确定。强夯处理的主要土层是表层的开山土石和下部的中粗砂, 土颗粒间空隙较多, 渗透性很好, 孔隙水压力消散速度较快、经观测, 一遍夯间歇时间为3小时40分钟, 2遍夯间歇时间为7h, 大面积施工遍夯间歇时间按7h考虑。
4.2 地下水位监测方法与要求
随同孔隙水压力观测同步进行, 掌握地下水的变化情况, 确定静水压力。
4.3 强夯前后地面高程测量和夯坑及其周边地表变形监测
为了判定夯实效果, 在试夯时选择具有代表性的夯坑作为观测点。沿夯坑2个垂直方向分别设置8个观测桩, 设置间距为距夯坑印边1m, 2m, 3m, 4m, 5m, 6m, 8m, l0m。每个夯坑周边共计16个观测桩。每夯击一次观测夯沉量和每个观测桩的沉降和降起情况, 绘制夯坑周边地表沉降、降起曲线。各夯点每击夯沉量如表1所示。强夯后夯坑周边变形以降起为主, 降起量较小, 基木无沉降、从表1可看出, 单击夯坑总夯沉量为1.35m~1.46m, 点击击数为10~11击时满足设计提出的标准:最后2击平均夯沉量≤50mm。为了确定地面沉降量, 在每遍夯前、夯后均对试验区进行地面高程测量, 按4m×4m的方格网进行。
4.4 标贯孔
在强夯前、后各进行1个标贯孔, 每lm做1个标贯测试, 绘制地基处理前、后标准贯入击数对比曲线, 分析确定各层地基土加固后的地基承载力。夯后标贯值明显提高, 在影响深度范囚内夯前的标贯击数平均值为:N=13;夯后的标贯击数平均值为:N=28。平均增长约2.0倍。
4.5 载荷板试验
强夯完成并碾压整平后, 进行载荷板试验, 载荷板面积为1.5m×1.5m, 最大荷载加至使用要求的3倍, 每级加荷后按间隔10, 10, 10, 15, 15min, 以后每隔半小时读1次沉降。载荷试验技术要求按照《市政工程地质勘察规范》JTJ240-97进行。此地基经处理后的容许承载力达250kPa。
5 强夯质量保证措施
(1) 严格控制夯点测放位置, 允许偏差为±5cm; (2) 严格控制夯锤就位, 允许偏差为±15cm; (3) 严格控制场地整平高差≤±l0cm; (4) 严格控制夯坑回填石料粒径≤30cm, 夯坑回填石料粒径较大时容易导致翻锤; (5) 严格控制夯击能, 强夯前需要校核落距; (6) 下雨天不宜进行强夯, 采取抽排水等措施将夯坑内或场地积水及时排除, 地下水位较高影响施工时, 采取井点降水等措施降低地下水位; (7) 夯锤起吊不平时, 应采取措施纠正, 当坑底倾斜度≥30°时应整平再夯。
6 结语
通过对强夯试验及检测的结果进行分析, 最后得出了一些重要的结论:在素填土形成的新填土区采用强夯处理地基是简单、有效的施工方法、可根据填土厚度选择合适的夯击能量。从孔隙水压力观测资料以及标准贯入对比曲线土反映出, 在此类土层中, 以3000kJ夯击能进行强夯施工时, 其影响深度约为9.5m, 有效加固深度约为8.0m。本工程土质条件比较好, 孔隙水压力消散较快, 大面积施工可分区穿插进行, 大面积强夯作业可不考虑遍夯间歇时间。
摘要：随着公路技术等级的提高, 各级公路部门和施工单位已对加强质量检测与施工质量控制和验收工作予以了高度重视。本文以公路工程中试验检验为研究对象, 分析探讨了其对公路施工质量提高的重要性与必要性, 而后, 笔者结合具体的工程案例, 给出了具体的试验检验方法, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：公路工程,试验检验,重要性,措施,体系,质量
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