备土路段路基处理设计验证方案一、工程概况根据2XX年5月11日建设单位组织召开的特殊路基设计方案专家论证会精神及5月20日山东省交通规划设计院编制的《国道XX线济南段特殊路基降水处理要求》，对于路侧有备土路段采取高真空降水+强夯方法处理。
原XX线国道两侧经回填整平，地形较平坦，地貌单元为黄河冲积平原。
经钻探揭示，备土区地层主要由素填土（松散、场地遍布）、粉土（饱和、低抗剪强度、高压缩性、高孔隙比、场地遍布）、粘土（软～可塑、局域分布）、亚粘土（饱和、软～可塑、局域分布）、淤泥质土（流塑状、局域分布）组成。
地质勘察报告揭示，备土段下部地层较为软弱、含水量高（平均超过34%）、孔隙比大（平均超过0.95）、饱和度大（平均接近95%）、压缩性高（属中～高压缩性土）、抗剪强度低（如粉土快剪粘聚力未超过11kPa）。
地下水埋深2.0～4.20米。
为保证路基工程质量，总结科学合理的设计参数，为下一步大面积施工总结经验，选定K116+420~K116+770段进行路基工程高真空降水+强夯处理路基试验段施工。
试验主要目的是通过现场试验对各项设计参数予以分析、对比、优化，对地基加固效果进行现场监测及检测，研究地基加固的机理和效果，以得出最佳设计、施工技术参数，为全路段大面积施工提供科学、合理、经济的设计参数和施工工艺。
二、试验段选择及内容拟定在K116＋420～K116＋770路段右侧设立试验段，（试验段划分见表1）。
整个试验可分成7个试验区，每个区段长度为50m，宽度B根据现场情况确定，加固范围为：深老水沟上备土段（主要位于线路左侧）至路肩外缘以外4m ；浅水沟上备土段（主要位于线路右侧）至路肩外缘以外3m 。
主要试验内容：（1）高真空排水系统主要设计及施工工艺 （2）强夯的主要技术参数及施工工艺 （3）加固效果的现场检测及监测表1 试验段划分三、试验段施工设计参数1、工艺参数真空泵和离心泵型号：真空泵2KV5161-OKC02-7P ，额定功率15kW;离心泵2BA-6，额定功率4kW ；泵的真空度：浅层大于500mmHg ，深层大于540mmHg ； 泵的布置密度：1台/5002m 或1台/8002m ；井点管网设计：井点管深度设计深浅分别为h1和h2，管网间距为4m ×4m 或3m ×3m ，梅花型交错排列。
区段外设置外围管（截水井管），深层（h1）和浅层（h2）各1排，井点间距1.2m 。
井点技术参数：井点孔径不小于100mm ，孔深比井管深0.5～0.6m ；井孔滤管底部垫砂厚度不小于500mm ；外围排水：根据试验段的具体地质条件及附近的周围环境确定。
2、施工控制标准地下水位稳定在设计路基顶面H 以下，各土层的含水量接近强夯最佳含水量。
3、井点布置平面图K116＋420～K116＋770：管网间距为@m ×@m （@＝3或4），泵的布置网度：1台/5002m 或1台/8002m 。
图1 高真空排水系统井点布置图4、强夯施工设计 （1）设计参数试验段Ⅰ、Ⅱ：第一、二遍强夯均为单机作业，锤底静压力30～35kPa ，夯击能：2000kN.m 。
夯点网格：5m ×5m 。
两遍强夯的夯点呈梅花型布置。
满夯500kn.m ，1遍，锤底静压力35kPa 左右，梅花型布置。
夯迹彼此重叠搭接d/4（d 为夯锤底直径）。
试验段Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ：第一、二遍强夯均为单机作业，锤底静压力30～35kPa ，夯击能：1500kN.m。
夯点网格：5m×5m或4m×4m。
两遍强夯的夯点呈梅花型布置。
满夯400kn.m，1遍，锤底静压力35kPa左右，梅花型布置。
夯迹彼此重叠搭接d/4（d为夯锤底直径）。
试验段Ⅶ：点夯1000kn.m，2遍，间距1.7D（D为夯锤底直径），锤底静压力20~35kPa 左右，梅花型布置。
满夯350kn.m，1遍，夯迹彼此重叠搭接d/4（d为夯锤底直径）。
（2）停夯标准：按设计夯击数夯击时，当最后两击的平均夯沉量小于等于10cm 或夯沉量呈发散趋势或夯坑深度大于1.5m时停夯。
（3）夯点布置平面图图2 夯点布置平面图5、各试验段施工参数选择表2 试验段施工参数试验区编号试验区位置管网间距@（m）井点深度H（m）每台泵控制面积（2m）夯击能（kN.m）夯点间距（m）夯击遍数（遍）夯击数（击）试段ⅠK116+420～K116+4703m×3m深层h1=7.0m浅层800 2000 52初步定为4～8击，具体根据现场试验情况确定试段ⅡK116+470～3m×3m800 2000 5试验段均采取高真空+强夯（点夯）+满夯方案，满夯采取每点夯击1遍，夯迹彼此重叠搭接d/4（d为夯锤底直径）。
试验段Ⅰ、Ⅱ满夯夯击能为500Kn.m，试验段Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ满夯夯击能为400Kn.m，试验段Ⅶ满夯夯击能为350Kn.m。
试验段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ主要验证有深老水沟侧（主要线路左侧）备土段，试验段Ⅰ、Ⅱ降水至路基顶面标高下H为6m以下，试验段Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ降水至路基顶面标高下H为5~6m以下。
试验段Ⅶ主要验证浅水沟侧（主要线路右侧）备土段，降水至路基顶面标高下H为4~5m以下。
四、施工检测和监测（一）常规施工现场检测和监测（1）地基土检测静力触探，标准贯入试验。
（2）现场监测地下水位监测：在每个试验段内均匀设置水位孔3个，监测高真空排水施工时地下水位的变化过程，确定强夯施工开始前的稳定水位。
夯点夯沉量及隆起量观测：监测夯击过程中夯点的沉降及隆起变化情况。
地表沉降观测：设置沉降标，监测整个施工过程及工后地基土的整体压缩变形情况。
（二）科学研究现场检测与监测1、地基土检测（1）现场钻孔取土及室内常规试验（包括含水量、液塑限、孔隙比、压缩系数、直剪等）：加固前现场钻孔取土及室内常规试验；高真空排水后现场钻孔取土及室内常规试验；夯后现场钻孔取土及室内常规试验；（2）现场原位检测：加固前现场原位检测：静力触探，标准贯入试验；高真空排水后现场原位检测：静力触探，标准贯入试验；夯后现场原位检测：静力触探，标准贯入试验；加固后地基反应模量；加固后静载试验。
2、现场监测（1）孔隙水压力观测：在加固区内及边缘地基土内不同深度位置埋设孔压计，监测不同施工过程中地基土中超静孔隙水压力的产生及消散过程。
（2）土体水平位移监测：在靠近原路肩和加固区边缘处钻孔埋设测斜管进行水平位移观测，监测施工过程中地基土体的侧向位移，以及及时了解施工对原路堤及周围环境的影响情况。
（3）加固区外地下水位监测：在加固区外设置水位观测孔，监测施工过程中外围井点管外地下水位的变化过程，与加固区内地下水位进行对比分析，研究整个施工过程中地下水位的变化情况及与施工的相互影响。
（4）瑞利波监测：监测强夯施工过程中冲击波的传播规律，了解强夯施工对周围环境的影响情况。
图3 检测点位置示意图五、试验段施工工序方案要点(一)工艺流程（1）第一遍高真空排水：时间以地下水位降低到不影响强夯施工为准，实际施工中调整。
高真空排水孔距、深（浅）孔点滤头入土深度、按初步设计要求进行，实际施工时根据现场土质条件进行适当调整或另增设孔点，以保证高真空排水的效果为原则。
（2）第一遍强夯击密：按初步设计的第一遍点夯夯击能量、点距、击数进行，试夯时测量每击夯沉量、周边隆起量，按设计停夯标准控制。
（3）第二遍高真空排水: 时间以地下水位降低到不影响强夯施工为准，实际施工中调整。
管点布设与第一遍呈梅花形布置，或高真空排水时间延长。
（4）第二遍强夯击密：按初步设计的第二遍点夯夯击能量、点距、击数进行，试夯时测量每击夯沉量、周边隆起量，按设计停夯标准控制。
（5）整平：第二遍点夯结束后，采用推土机进行场地整平。
（6）第三遍击密：采用满夯法进行击密前进行地下水位测量，若地下水位较高（3m内），或含水量偏大，应采取第三次高真空降水措施。
（7）表面处理：满夯完毕后，采用推土机进行初步粗平，然后平地机精平，振动压路机碾压，当表层含水量偏低时采取洒水处理。
表层压实度≥96%。
标高控制在路基顶面下20cm。
然后进行8%灰土填筑压实至设计路基顶标高，压实度≥96%。
（8）路基成型防护：路基成型后，对路床上部20cm8%灰土进行洒水湿润养护，达到设计强度后要避免路基表面积水，采取路基外侧挖排水沟措施进行地表降水疏排。
（二）工序方案要点1、高真空降排水施工（1）技术条件①场地处理：施工前，场区进行平整或静压处理，清除表面耕植物，高真空抽水排至影响降水效果范围外，避免地表水集渗回流，影响降水效果。
②划分试验段施工作业小区：根据设计的试验段各区进行现场划分，保证高真空排水效果的针对性和有效性，确保降水的均匀和有效性。
③施工降水参数布设：根据设计布设高真空降水深层排水井点和浅层排水井点，为保证降水效果，同时设外围管在强夯施工中连续抽水，高真空降水处理范围应大于加固范围，每边超出加固范围外缘的宽度不小于3m。
③高真空降水前进行地质详勘：在工前设勘察孔，小螺钻每入土1--2m取一次土样，以摸清土层内的结构情况，以便调整高真空强夯时的施工参数。
（2）高真空降排水主要施工方法①第一遍高真空降排水：滤水管采用铁管设排水滤孔，用双层尼龙布包裹，采用高真空泵强制抽吸地下游离水及土层空气。
在抽吸过程中，按不同阶段钻取每个小区每段时间的各土层含水量。
施工中，每台设备挂牌运行，正确记录每台机械的开机时间，各项运行记录等，按操作规程，每天定时测量出水流量，及时调整各阶段的运行方式和参数，计算每台泵与真空管数、处理面积的数量比。
高真空气量分配以现场的地质资料现场调整，第一遍高真空时间的确定，以高真空计算第一遍的临界点的应排水量，结合现场测试的排出水量及现场取土样实测含水量而定，以满足强夯施工要求（降到H以下）为准。
深浅管控制各土层土体的第一遍临界点的最佳含水量，通过调整各层控制泵体的平衡系数，来达到各层平衡同步接近第一遍临界点的最佳含水量。
为了确保第一遍高真空降水的效果，防止在第一遍高真空拔管强夯时外围水的补入，在施工操作中，采取设置外围封管的措施，外围管继续抽水，以防止外围水渗入，影响降后地下水位的保持时间。
外围封管数量可根据现场情况随机调整。
②第二遍高真空：为了保护好第一遍高真空的效果，第二遍高真空管必须机械插入，不宜水冲法，防止水冲法施工给初步击密的土体带来大量水份，部分积水渗入到夯坑和土面使第二遍强夯时形成“弹簧土”，影响工程质量。
为提高第二遍高真空的调整土体含水量的效果，第二遍高真空管与第一遍高真空管坐标布置时应相互错位，第二遍管点与第一遍管点呈梅花形布置。
第二遍高真空降排水时，应计算确定加密真空管数量，调整平衡系数，使经第二遍高真空处理后的土体含水量基本均匀。