公路工程中擠密樁法施工技術(shù)分析

楊旭鑫

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

由于公路里程較長(zhǎng)，其間遇到的路基土質(zhì)條件不一，軟土地基公路路基建設(shè)問題是公路路基建設(shè)中常見的問題[1-4]。在軟土地區(qū)建設(shè)高速公路，要保證公路的安全建設(shè)，對(duì)軟土地基的處理是必不可少的。而軟土地基處理方法的施工質(zhì)量[5-7]以及施工后的路基穩(wěn)定性關(guān)乎著行車安全，因此軟土路基的處理方法是否得當(dāng)、施工質(zhì)量的高低是非常有必要進(jìn)行檢測(cè)的。

本文以水泥土樁擠密法[8-12]處理軟土地基結(jié)合工程實(shí)例，并且處理后對(duì)軟土地基進(jìn)行監(jiān)測(cè)，討論水泥土擠密樁法對(duì)處理軟土地基的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 工程概況

該工程是某地區(qū)高速公路擴(kuò)建建設(shè)路段，路基情況為軟土路基，設(shè)計(jì)速度為120 km/h。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，結(jié)合兩地地形地貌以及道路兩旁空地使用情況，采用兩側(cè)拼寬的方式對(duì)原有高速公路進(jìn)行擴(kuò)建。

通過初步勘察，對(duì)該段路基的邊坡防護(hù)形式、排水情況以及設(shè)施效果進(jìn)行了詳細(xì)勘察。調(diào)查結(jié)果分析顯示，路基狀況整體性好，但部分路段仍然存在邊坡?lián)p壞、排水設(shè)施堵塞的情況。

該地區(qū)地形較為平緩，原為河流沖刷帶，未發(fā)現(xiàn)滑坡、沉陷、坍塌等不良地質(zhì)情況。經(jīng)過針對(duì)性的測(cè)試，并制定了合理的路基處理方案，該工程擬采用水泥土擠密樁法處理該軟土路基路段。表1為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的場(chǎng)地情況。

表1 實(shí)際調(diào)查情況

2 軟土路基的特點(diǎn)以及對(duì)施工的危害

在軟土地基上填筑路堤的情況下，當(dāng)填土高度超過某一極限值時(shí)，由于承載力過小，會(huì)驟然發(fā)生填土坍塌等工程狀況。

軟土路基的危害不止體現(xiàn)在地基承載力上，其失穩(wěn)性也極高，在不做任何處理的情況下，在行車以及其他振動(dòng)作用下，由于黃土地基的地基承載力不能滿足要求，路基常常會(huì)產(chǎn)生局部甚至整體剪切破壞，使得道路破壞或者邊坡失穩(wěn)，極大地影響道路的正常使用和行車安全。同時(shí)在荷載作用下，地基產(chǎn)生的變形量大，尤其是當(dāng)?shù)缆烦两?、水平位移或者不均勻沉降都超過標(biāo)準(zhǔn)值的話，其結(jié)果同樣導(dǎo)致路面傾斜和影響正常使用。當(dāng)?shù)缆凡痪鶆虺两颠^大時(shí)，交通事故的發(fā)生率也就明顯提高。

所以對(duì)軟土地基的處理首當(dāng)其沖的是對(duì)路基的不均勻沉降進(jìn)行控制。在該工程中，由于是對(duì)已有高速公路進(jìn)行擴(kuò)建，新舊公路的力學(xué)性質(zhì)與土層性質(zhì)差異較大，對(duì)新土層的力學(xué)性質(zhì)要把控得當(dāng)，避免在竣工后出現(xiàn)新舊公路斷裂現(xiàn)象。

3 軟土地基施工

水泥土樁對(duì)基地以下一定深度的樁間土的應(yīng)力有著一定的降低作用；其次，水泥土擠密樁不僅對(duì)其有著側(cè)向約束的作用，同時(shí)控制著樁間土的側(cè)向擠出變形，當(dāng)樁間土受壓變形后，使得壓力與沉降的線性關(guān)系穩(wěn)定。

水泥土擠密樁擠密的原理在于，當(dāng)路基以下的土摻入水泥等混合料后，會(huì)產(chǎn)生離子交換和凝聚反應(yīng)。當(dāng)水泥土混合料凝聚后，土體的強(qiáng)度提高顯著，并且從原來(lái)的沒有水穩(wěn)性到有了一定的水穩(wěn)性。圖1為水泥土擠密樁的擠密示意圖。

圖1 樁孔擴(kuò)張示意圖

水泥土擠密樁的擠密效果受路基中含水量的影響，路基土中的含水量在澆筑時(shí)應(yīng)接近最優(yōu)含水量，所以在澆筑前應(yīng)通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)土的最優(yōu)含水量。通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，此處并未達(dá)到最優(yōu)含水量，該工程通過井點(diǎn)降水的方法來(lái)使土體達(dá)到最優(yōu)含水率這一要求。

軟土是在靜水中或者非常緩慢的環(huán)境中沉積、生化作用形成的淤泥、淤泥質(zhì)土。表2為室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)得的軟土土性參數(shù)。

較大的天然含水量和孔隙比使得軟土地基的地基承載力降低，其穩(wěn)定性也較差。施工初期通過現(xiàn)場(chǎng)勘察，在場(chǎng)地預(yù)先定下管樁位置，由振動(dòng)打套管直至設(shè)計(jì)深度；到達(dá)設(shè)計(jì)深度后向管內(nèi)加料，然后拔管出料，并將套管頭振動(dòng)壓密，在洞口加料，再次振動(dòng)壓實(shí)，重復(fù)此操作直至壓實(shí)完成。

表2 軟土物理力學(xué)指標(biāo)

對(duì)擠密裝材料要求用水泥、生石灰等作為結(jié)合料，其中最大粒徑應(yīng)小于0.2 cm，而對(duì)水泥的要求不高，可用普通、合格的水泥或者礦渣水泥，粉煤灰的氧化硅、鉛的含量應(yīng)大于70%，通過室內(nèi)試驗(yàn)確定其配合比。

在實(shí)際操作中，套管末端進(jìn)入土體之前要在套管內(nèi)投料，其長(zhǎng)度在0.5～1 m。為使其緊密，套管打入設(shè)計(jì)深度后要上下復(fù)打3次，同時(shí)為了防止套管內(nèi)排料不通暢，應(yīng)在管口加大風(fēng)壓，套管內(nèi)料應(yīng)按照規(guī)定壓入高度計(jì)算量控制。松方系數(shù)要控制在一定范圍內(nèi)，一般對(duì)其控制要在1.2以上。為防止脫管時(shí)骨料發(fā)生斷裂，在排料拔管時(shí)不宜過快，成樁最后1 m用碎石或天然砂粒土填充壓密。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及實(shí)地勘察，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況詳細(xì)報(bào)告，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件，施工人員要對(duì)已有技術(shù)進(jìn)行技術(shù)交底，對(duì)場(chǎng)地的條件要有一個(gè)完善的把控，以便于后面施工隊(duì)制備施工方案，對(duì)施工質(zhì)量有更好的了解和把握。同時(shí)施工方要與技術(shù)人員多溝通，便于施工順利進(jìn)行。

水泥土擠密樁的施工質(zhì)量是重中之重，由于施工質(zhì)量不易在表面被發(fā)現(xiàn)，需要技術(shù)人員在水泥土擠密樁施工完成后24 h進(jìn)行檢測(cè)。在施工過程中要注重抓分層填實(shí)厚度、夯擊次數(shù)，夯擊完成后的水泥土擠密樁的密度、樁間距離、樁徑大小等關(guān)鍵工序，確保施工質(zhì)量高、施工流程完美。