根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法

摘要

本发明公开了一种能够在现场快速获得路堤平均压实度，进而评价强夯后的加固效果的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法。该方法，首先将强夯的加固模式简化为圆柱形，然后确定现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；从而计算出强夯夯击影响的体积V；然后采取路堤的夯击前填土试样，计算出现场路堤强夯前的压实度；再在现场路堤上检测强夯后，夯坑的深度以及夯锤的直径，从而计算出夯坑的体积。然后根据夯击前后填土体积的变化计算出压实度。本发明所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，提高了地基强夯加固质量检测效率，降低了施工成本，能够及时评价强夯的加固效果，避免重复施工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种强夯加固路堤后加固效果的评价方法，尤其是一种根据夯沉量确定强夯 后路堤填土压实度的方法。

背景技术

公知的：高路堤由于自重应力大，应力水平高且填土自身压缩产生的沉降也较大，普遍 存在沉降，特别是路堤2的不均匀沉降问题。在修筑高路堤2时采用强夯法进行补强处理， 提前消除路堤2沉降是一种常用的工程处理措施。

对强夯后强夯效果的检测工作是强夯施工的一个重要组成部分，目前国内外采用的主要 方法有动力触探、荷载试验和波速试验、压实度检测等，常规测试方法耗时长，费用高。同 时由于强夯影响深度较大，原位测试只能给出一定数量的抽测点上的加固质量情况，无法对 整个强夯影响范围内的加固效果进行评价。强夯后压实度的检测一般取自填土的表面，不能 体现整个强夯影响范围内压实度的变化，夯锤1夯击处与未夯击处的压实度差别较大，同时 由于强夯后填土表面松动，压实度测试并不是十分准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在现场快速获得路堤平均压实度，进而评价 强夯后的加固效果的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的 方法，包括以下步骤：

1)将强夯的加固模式简化为圆柱体，确定现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围 的直径L；通过公式V＝HπL²/4，计算出强夯夯击影响体积V；

2)采取现场强夯前路堤填土试样，测试填土的最大干密度ρ_dmax以及填土干密度ρ_d；根 据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出路堤强夯前的压实度λ_c，且保证采取土样的数量满足土样质量的 测试要求；

3)测试夯锤直径D，强夯夯击后夯沉量h，夯坑体积V′＝hπD²/4，从而得到夯击后体积 V″，$V^{\prime \prime }=V-V^{\prime }=\frac{{\mathrm{H\pi L}}^2}{4}-\frac{{\mathrm{h\pi D}}^2}{4};$

4)强夯夯击后的平均压实度${{\lambda }_c}^{\prime }=\frac{{\lambda }_{c}V}{V^{\prime \prime }}=\frac{{\lambda }_c{\mathrm{HL}}^2}{({\mathrm{HL}}^2-{\mathrm{hD}}^2)}.$

进一步的，步骤1)中的强夯影响深度H通过修正的Menard公式：计算确定，或者采用《建筑地基处理规范》中的建议值，或者现场瑞利波检测确定；其中M 为夯锤的重力，单位KN；H_落为夯锤的落距；单位m；k为修正参数，范围为0.35～0.8。

进一步的，步骤1)中的强夯的影响范围的直径L取1.5～2.5倍夯锤直径D。

本发明的有益效果是：本发明所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，首 先将强夯的加固模式简化为圆柱形，然后确定现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围的 直径L；从而计算出强夯夯击影响的体积V；然后采取路堤的夯击前填土试样，计算出现场 路堤强夯前的压实度；再在现场路堤上检测强夯后，夯坑的深度以及夯锤的直径，从而计算 出夯坑的体积。然后根据夯击前后夯击后体积的变化计算出压实度。通过本发明所述的根据 夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，能够直接快速的获得现场路堤强夯后的压实度； 从而通过现场强夯后的压缩度与强夯要求的压实度进行比较，能够判断强夯后的加固效果是 否达到要求，保证强夯的加固效果。因此本发明所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实 度的方法，提高了地基强夯加固质量检测效率，降低了施工成本，能够及时评价强夯的加固 效果，避免重复施工。

附图说明

图1是本发明实施例中夯锤夯击的示意图；

图2是本发明实施例中所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法的流程图；

图3是本发明实施例中夯击次数与压实度的关系图；

图中标示：1-夯锤，2-路堤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明所述根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，包括以 下步骤：

1)将强夯的加固模式简化为圆柱体，确定现场路堤2强夯影响深度H、强夯的影响范 围的直径L；通过公式V＝HπL²/4，计算出强夯夯击影响体积V；

2)采取现场强夯前路堤填土试样，测试填土的最大干密度ρ_dmax以及填土干密度ρ_d；根 据公式：λ_c＝ρ_d/ρ_dmax得出路堤2强夯前的压实度λ_c，且保证采取土样的数量满足土样质量 的测试要求；

3)测试夯锤直径D，强夯夯击后夯沉量h，夯坑体积V′＝hπD²/4，从而得到夯击后体积 V″，$V^{\prime \prime }=V-V^{\prime }=\frac{{\mathrm{H\pi L}}^2}{4}-\frac{{\mathrm{h\pi D}}^2}{4};$

4)强夯夯击后的平均压实度${{\lambda }_c}^{\prime }=\frac{{\lambda }_{c}V}{V^{\prime \prime }}=\frac{{\lambda }_c{\mathrm{HL}}^2}{({\mathrm{HL}}^2-{\mathrm{hD}}^2)}.$

在步骤1)中由于首先将强夯的加固模式简化为圆柱体，因此通过确定现场路堤2的强 夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；从而能够确定现场对路堤2进行强夯后，填土受 到强夯夯击影响体积V，V＝HπL²/4。

具体的，在步骤1)中现场路堤2强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L一般都是 首先通过确定每次强夯的夯击能P，然后再通过每次强夯的夯击能P确定的。所述每次强夯 的夯击能P，主要是通过设定夯锤1的夯击能确定的。步骤1)中的强夯影响深度H通过修 正的Menard公式：计算确定，或者采用《建筑地基处理规范》中的建议 值，或者现场瑞利波检测确定；其中M为夯锤1的重力，单位KN；H_落为夯锤1的落距； 单位m；k为修正参数，范围为0.35～0.8。所述强夯的影响范围的直径L取1.5～2.5倍夯锤 直径D，或者通过检测确定。

在步骤2)中采取强夯前填土试样，计算出强夯前填土的压实度λ_c，从而为后续步骤中 通过体积变化计算强夯后的压实度做好准备。

在步骤3)中通过测试夯锤直径D，强夯夯击后夯沉量h，夯坑体积V′＝hπD²/4，从而 得到夯击后体积V″，由于在步骤3)中得到了填土强夯后的体积 V″；从而可以根据质量守恒定律：强夯后的填土体积变化，质量不变，从而计算出强夯后填 土的干密度。

在步骤4)中通过步骤1)、2)以及步骤3)中得到的：路堤2强夯影响深度H、强夯的 影响范围的直径L、强夯前填土的压实度λ_c、夯击后体积V″,进行以下推导：

强夯前，测试路堤填土的湿密度ρ，含水率w，则填土干密度：

${\rho }_d=\frac{\rho }{1+0.01w}---\left(1\right)$

路堤填土的压实度：

${\lambda }_c=\frac{{\rho }_d}{{\rho }_{d\max }}---\left(2\right)$

夯击影响体积V＝HπL²/4范围内的填土质量为：

m＝ρV(3)

强夯后体积变为V″，强夯过程路堤2含水率不变，强夯后的湿密度：

${\rho }^{\prime }=\frac{m}{V^{\prime \prime }}=\frac{\rho V}{V^{\prime \prime }}---\left(4\right)$

强夯后的干湿密度：

${\rho }_d^{\prime }=\frac{{\rho }^{\prime }}{1+0.01w}---\left(5\right)$

强夯后的压实度:

${\lambda }_c^{\prime }=\frac{{\rho }_d^{\prime }}{{\rho }_{d\max }}=\frac{{\rho }_d^{\prime }}{{\rho }_d/{\lambda }_c}={\lambda }_c\frac{{\rho }_d^{\prime }}{{\rho }_d}={\lambda }_c\frac{{\rho }^{\prime }}{\rho }={\lambda }_c\frac{\frac{\rho V}{V^{\prime \prime }}}{\rho }={\lambda }_c\frac{V}{V^{\prime \prime }}={\lambda }_c\frac{{\mathrm{HL}}^2}{{\mathrm{HL}}^2-{\mathrm{hD}}^2}---\left(6\right)$

根据上述的推导得到强夯夯击后的平均压实度因此在步骤4) 中直接通过公式计算出夯击后的平均压实度λ_c′。

综上所述，本发明所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，首先将强夯的 加固模式简化为圆柱形，然后确定现场路堤强夯影响深度H、强夯的影响范围的直径L；从 而计算出强夯夯击影响的体积V；然后采取路堤的夯击前填土试样，计算出现场路堤强夯前 的压实度；再在现场路堤上检测强夯后，夯坑的深度以及夯锤的直径，从而计算出夯坑的体 积。然后根据夯击前后夯击后体积的变化计算出压实度。通过本发明所述的根据夯沉量确定 强夯后路堤填土压实度的方法，能够直接快速的获得现场路堤强夯后的压实度；从而通过现 场强夯后的压缩度与强夯要求的压实度进行比较，能够判断强夯后的加固效果是否达到要求， 保证强夯的加固效果。因此本发明所述的根据夯沉量确定强夯后路堤填土压实度的方法，提 高了地基强夯加固质量检测效率，降低了施工成本，能够及时评价强夯的加固效果，避免重 复施工。

实施例

参照图1、图2以及图3下面结合某市政工程高路堤强夯工点说明平均压实度的确定过 程。某市政工程高路堤高20m，路堤填土为风化的泥岩，路堤强夯补强前压实度92％。强夯 补强的设计为夯击能为6000KN·m，夯锤重30t，落距20m，夯锤直径2.5m。

结合规范、现场瑞利波测试以及有限元计算夯击能为6000KN·m时，强夯影响深度H通 过修正的Menard公式：计算得到强夯的影响深度H约为9m，强夯的影响 范围的直径L为2倍夯锤直径D。则夯锤影响范围内的体积为：

$V=\frac{{\mathrm{H\pi L}}^2}{4}=\frac{9\times 3.14\times 5^2}{4}=176.6m^3$

现场夯击6次以后的累计沉降如下1表所列，根据表中确定的夯坑的深度h；然后根据 公式平均压实度得到对应的夯击后压实度；根据公式：V′＝hπD²/4得 到夯坑体积V′；根据公式得到夯击后体积V″；同时得到压实度与 夯击次数关系曲线如图3所示。

表1强夯后压实度变化

夯击次数 1 2 3 4 5 6 夯坑累计深度h(m) 0.473 0.865 1.148 1.309 1.411 1.485 夯坑体积V′(m3) 2.3 4.2 5.6 6.4 6.9 7.3 夯击后体积V″(m3) 174.3 172.4 171.0 170.2 169.7 169.3 夯击后压实度λ_c′ 0.932 0.943 0.950 0.955 0.958 0.960

以上所述只是用图解说明本发明确定强夯后平均压实度的一些原理及操作步骤，并非对 本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围 内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未 脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等 同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。