干拌混凝土夯擴樁在路基沉陷中的應用

白永忠

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

1 工程概況

龍城高速公路起點位于龍白村，設龍白樞紐與太舊高速公路相接，沿晉中市榆次區東南側，與太長高速公路十字交叉后，再經太谷縣、祁縣，終點位于祁縣城趙鎮修善村，設城趙樞紐與大運高速公路夏祁段相接，全長71.588 km。2011年夏季雨量較大，致使該公路K2+205～K2+270高填方路堤沉降，最大沉陷深度20 cm～30 cm，經專家組現場研究決定采用“干拌混凝土夯擴樁”進行處理。到目前為止，加固后的路堤未出現新的沉陷，說明該處理方案取得了效果。

2 現場情況

K2+220～K2+237段已經完成土方填筑，路基長度17 m，填土高度16.5 m，路基沉陷寬度:路基邊緣處各向路基中央偏1.0 m，共計31.5 m，最大沉陷深度20 cm～30 cm。

路基土為壓實填土，主要是亞粘性黃土，含水量在11%～16%之間。

3 干拌混凝土夯擴樁工程實施

3.1 干拌混凝土夯擴樁的計算公式

1)樁間距 L=0.95DλcPdmax/(λcPdmax－P')。

其中，D為樁孔直徑，mm;λc為路基擠密后樁間土的平均壓實系數;Pdmax為樁間土的最大干密度，t/m3;P'為路基擠密過程中樁間土的平均干密度，t/m3;L為橫向樁間距，mm;H為縱向為0.866L，mm。

經過計算結果為L=90 cm，h=80 cm(計算時平均壓實系數為93%)。

2)施工中夯擴樁樁位呈梅花形布置，樁間距90 cm，排距80 cm，成孔直徑150 mm，樁長5.0 m(見圖1，圖2)，要求施工完后的夯擴樁直徑不小于200 mm，干拌混凝土的強度等級為夯擴樁C20混凝土。

圖1 夯擴樁樁位平面布置示意圖（單位：m）

3)夯擴樁樁孔路面以下50 cm范圍內采用C20細石混凝土封孔。

4)經試驗夯擴樁采用的C20混凝土配合比為:水泥(P.O32.5)∶中粗砂∶1 cm ～2 cm 碎石 =330∶710∶1185(質量比)。

5)采用干拌混凝土夯擴樁擠密處理后，樁間土最小干密度不小于1.5 t/m3，樁間土的平均壓實系數不小于0.93，樁體極限承載力大于260 kPa。

圖2 夯擴樁處理斷面示意圖（單位：m）

3.2 施工技術要求

施工工藝流程為:施工準備階段→測量放線→鉆機就位→鉆孔成孔→填料夯實→采用混凝土封孔。

1)樁位測量:根據設計圖，按照設計的樁號、排距及樁距進行樁位測量，正式施工前，按照設計要求進行試樁，以確定最佳夯擊次數。

2)成孔:采用地質鉆機XY-100型鉆孔，孔徑150 mm，孔深5 m，鉆機應保持垂直，誤差控制在0.5°以內，樁孔垂直度偏差小于1.5%。

3)拌和:按照試驗過的施工配合比采用滾筒式攪拌機將碎石、中粗砂、水泥混合料干拌，隨拌隨用，混合料應拌和均勻，嚴禁人工拌和，拌和后2 h內必須成樁，否則當廢料處理。

4)填料夯擊:樁身夯填前，先將孔底進行夯實處理5遍，然后將拌合料裝入特制高250 mm、直徑150 mm計量筒內計量后填入孔內，每次回填虛鋪厚度為15 cm～25 cm;夯擴時用重120 kg重錘，落距大于1.2 m，經試驗樁確定，至少夯擊12次以上到密實。

5)每根樁完成至路面30 cm～60 cm時，在配好的干拌細石混凝土中加入適量的水成為有坍落度的混凝土封孔，坍落度要不大于1.5 cm，封孔時必須振搗密實并原漿收光表面。

6)打樁時必須采用隔排隔樁跳打順序，采取防雨措施，防止拌合料被雨水淋濕。

7)嚴格控制拔管速度，速度應控制在0.8 m/min以內。

3.3 施工質量控制

1)原材料檢測。

水泥細度不小于3000、安定性必須合格、初凝時間不小于3 h和終凝時間不小于6 h、水泥28 d抗壓強度不小于42.5;集料壓碎值小于25、含泥量小于5%、針片狀含量4.75 mm～9.5 mm小于20;另外拌和料生產配合比檢測、強度試驗。

2)施工機具控制。

要保證XY-100型鉆機工作狀態連續、完好。

3)施工過程質量控制。

成孔質量(孔位、孔徑、孔深、樁孔垂直度)檢驗，每次拌合料回填計量和夯實的落距及夯擊次數檢查，打樁順序檢查。成孔深度不小于設計深度，成孔直徑不小于設計樁徑，鉆孔和回填時由路邊向路中隔排進行，成孔垂直度控制在1.5%以內，中心偏位小于50 mm，起到擠密路基土的作用;如在成孔時有縮孔現象，可以在施工過程中加入適量水泥，多次沖擊以保證成孔質量，并在成孔后立即回填。

4)樁體完整性檢驗。

經過每天的動力觸探試驗，N63.5為45擊～50擊，大于30擊，說明施工質量較好，根據抽芯結果，干密度為27.2 t/m3～27.4 t/m3，壓實系數為0.97左右，滿足規范要求。夯擴樁施工完成后進行鉆孔抽芯和用物探方法進行無破損檢測，對夯擴樁的完整性、樁芯強度以及連續性進行施工質量評定;安排專人經過三個月以上的沉降變形觀測，結果表明裂縫不再繼續發展，沒有新的超過規范的沉降，說明處理效果在可以控制的范圍內，路基沉降變形趨于穩定。

4 結語

采用干拌混凝土夯擴樁處理路基沉陷具有以下幾種優點:

1)在施工工藝方面:根據工程實踐來看夯擴樁所采用的機械設備可以是各種小型的常規設備，實際施工時所占用的場地面積相對比較小，而且機動靈活性比較強，施工速度快，一天能完成，工藝流程簡單。

2)在加固效果方面:施工中采用干拌混凝土擴樁可以使樁周圍的土更加擠密，使樁端面積增大40%～200%，在路基當中形成復合地基，大大的增加了土的承載力。目前龍城高速正在試運營期間，效果還不錯。

3)在經濟效益方面:采用干拌混凝土夯擴樁處理路基沉陷，施工規模比較小，處理速度比較快，多個工作面組織多個作業班組可以同時施工，不會損壞原有路面，不需要中斷交通只進行臨時交通管制，節省了工程投資;經過測算，能節省費用大約20%～30%。

［1］JGJ 94-94，建筑樁基建設規范［S］.

［2］JGJ/T 135-2001，復合載體夯擴樁設計規程［S］.