强夯对路基土体附加水平应力影响的试验研究

赫晓晶

（中铁十九局集团第二工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 154800）

强夯对路基土体附加水平应力影响的试验研究

赫晓晶

（中铁十九局集团第二工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 154800）

对于铁路路基遇到不良地质的情况，多采取地基换填后采用强夯的方式对其进行加固。为了探寻铁路路基强夯对周围建（构）筑物的影响，本次试验通过在不同距离、不同深度的原位应力测试，得出了附加水平应力在空间的变化规律。该试验成果对于强夯施工影响区域内建（构）筑物稳定性分析提供了计算依据，也为合理确定安全距离开拓了新思路。

强夯；铁路路基；水平应力；试验

随着我国铁路运输领域的高速发展，各相关技术领域也得到了前所未有的突破和创新。其中地基处理方面涌现出一批技术先进、施工高效、经济实用的新工艺，大大提高了施工效率。强夯作为传统的地基处理技术，因其经济效益好、施工方便快捷、施工机具简单、对工后环境污染小等优点，仍被广泛应用于大面积回填土、湿陷性黄土、碎石土、砂土等地基处理中。强夯产生的巨大振动，会对周围环境的稳定和安全产生不利影响，严重制约了强夯法处理地基的应用和发展。为最大限度减少强夯对周围建（构）筑物的影响，非常有必要对其产生的附加水平应力大小及变化规律进行深入研究。本文结合某铁路项目强夯地基处理工程，通过现场监测距夯点不同水平距离、不同深度土体由强夯引起的附加水平应力变化，得出了一些有益结论。该研究成果为强夯施工区域一定范围内建（构）筑物基础、临空面坡体、水平支护结构等稳定性分析提供了计算依据，具有一定的工程意义。

1 工程概况

某铁路项目J标段经过一老灰场，由于灰场堆填方式为自卸车随机卸料，推土机整平一次成型，灰渣未进行有效处理，大部分呈松散状态，灰渣堆积厚度已达5m左右。在铁路项目路基旁边12米处有一高护坡，堆填的不均匀性、欠密实性，在高压、自重固结效应和地表渗流效应综合作用下，由此激起的推力对旁边护坡的稳定具潜在的高风险。为保证铁路路基的稳定和安全，对铁路的路基地段和路基周围采用3：7灰土换填后进行强夯处理。在正式施工前，需进行试夯并对已有护坡进行监测，以获取有效的强夯施工参数及评价对已有护坡的影响程度。

2 附加水平应力监测

2.1 监测方法及夯击顺序

本次监测是在4000 kN·m夯击能下分别进行2个远近试夯点，顺序为先夯远点（D1点），后夯近点（D2点），沿两个夯点的连线分别布置监测线（见图1），监测线走向均垂直于高护坡走向。对每试夯点共夯击10击，每2击后进行1次数据采集［1］。

图1 4000 kN·m监测点平面布置

2.2 监测仪器及埋深

压力计选用常规的振弦式土压力计

（HC-3100）以监测强夯引起土体的附加水平应力随距离和深度的变化。距4000kN·m距试夯点的水平距离为4m、8m，埋设压力计的深度分别为2m、5m和8m，压力计受荷面平行于坡体走向，仪器埋设完毕后记录强夯前初始值，夯后记录终值，二者差值即为由强夯引起的附加水平应力。

2.3 压力计的安装与埋设

首先在直径Φ22的钢筋上面，按竖向监测点不同深度用胶带固定好压力计。钢筋的长度要求应比孔深长1m，以露出地面便于观测。压力计的受荷面应与测线垂直与护坡平行，并把各个压力计的接线顺钢筋也用胶带缠好，以备接出地面。在监测线上放出预埋压力计的平面位置，采用工程钻机成孔，成孔直径120mm。终孔深度应比最下部的压力盒位置深0.5m，然后将提前固定在钢筋上的压力计缓慢放入孔中，并旋转钢筋，以使压力计的受荷面垂直于监测线［2］。最后孔壁间的空隙采用细砂回填，并加水密实，确保压力计与孔周土体密实接触。

3 监测结果及分析

基于采集的数据，在4000kN·m夯击能下分别绘制了同一深度不同击数所受附加水平应力随距离的变化曲线和同一距离不同击数所受附加水平应力随深度的变化曲线，分别见图2～4。根据图2～4，对不同夯击能、同一深度不同距离、同一距离不同深度随击数的变化引起的土体附加水平应力的变化分别进行了分析［3］。

图2 4000 kN·m试夯区不同埋深所受附加水平应力随距离的变化曲线

图3 4000 kN·m试夯区距夯点2不同水平距离附加水平应力随深度的变化曲线

图4 4000 kN·m试夯区距夯点1不同水平距离附加水平应力随深度的变化曲线

由图2分析可知：不同深度的土体在4000kN ·m夯击能作用下，夯击次数的变化引起的附加水平应力沿水平方向变化近于一致。总体趋势离夯点4m最大，4～8m段为附加水平应力急衰段，8～ 12m为缓衰段，12m以后为过渡段，几乎不产生水平附加应力，土体处于天然受力状态。由图3分析可知：不同深度（2m、5m和8m）的土体在4000 kN·m夯击能作用下，夯击次数的变化引起的附加水平应力垂向变化规律差异较大。当距夯点距离相同时，所受附加水平应力浅部土体最小。且随夯击次数增加，附加水平应力由大（2.53kPa）变小（0.58kPa）。不同夯击次数及不同水平距离情况下，水平附加应力最大值均出现在5m以下深度处。图4分析可知：水平距离相同，不同深度处所受附加水平应力变化规律一致，随夯击数增加所受附加水平应力由小变大。

4 结束语

（1）在夯击能、深度一定的情况下，土体中附加水平应力随距夯点水平距离增大而成衰减趋势。距离夯点一定水平距离后，这种衰减趋势增强。当达到一定水平距离后，水平附加应力衰减趋于稳定。

（2）在夯击能、距夯点水平距离一定情况下，浅部土体水平附加应力整体趋势随夯击次数的增加而减小。

（3）通过距夯点一定距离、不同深度处附加水平应力变化规律的研究，将使强夯作用下周边支护结构稳定性计算、支护结构受力分析更加符合实际，计算结果更具有科学性。

［1］王浩，陈峰，柳墩利，吴振祥，廖小平，刘庆元.动荷载作用下边坡锚固系统合理设计探讨［J］.防灾减灾工程学报，2009（06）：98-103+109.

［2］柳墩利.高速铁路湿陷性黄土地基处理试验研究［D］.北京：中国铁道科学研究院，2012.

［3］刘萌成，彭卫兵，高玉峰.移动条形荷载作用下弹性层状介质动应力解析解［J］.土木工程学报.2010（03）：89-95.

Experimental study on railway subgrade compaction of soil additional horizontal stress

HE Xiao-jing
（CHINA RAILWAY19TH BUREAU GROUP 2ND CO.，LTD，Yilan County，Harbin Heilongjiang 154800）

For the railway embankment poor geological conditions encountered，mostly after taking ground compaction manner Replacement adopt its reinforcement.In order to explore the impact of railway subgrade compaction of the surrounding buildings（structures），and this experiment by different distances，in situ stress measurement at different depths，we obtained additional horizontal stress variation in space.The test results of the affected area built for dynamic compaction（structure）stability analysis provides a basis for calculating，but also for reasonably determine the safety distance has opened up new ideas.

Dynamic compaction；railway roadbed；stress level；test

F530.31

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.04.002

1672-7304（2015）04-0003-02

（责任编辑：吴 芳）

赫晓晶（1987-），女，黑龙江绥化人，研究方向：土木工程。