水泥攪拌樁在公路軟基拓寬處理中的應(yīng)用

曹習(xí)明

(湖南漣邵建設(shè)工程(集團(tuán))有限責(zé)任公司，湖南 婁底 417000)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，各城市之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密，高等級(jí)公路的車流量愈發(fā)飽和，重要城市之間早期修建的公路已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的交通發(fā)展要求，拓寬原有道路成為了首要選擇［1，2］，工程技術(shù)方面，由于舊有道路在車輛荷載的作用下路基沉降已經(jīng)穩(wěn)定，而拓寬部分工后沉降則相對(duì)較大，新老路銜接處出現(xiàn)差異沉降導(dǎo)致路面開裂，特別是深厚軟基處的拓寬路基處理顯得尤為重要［3，4］。

本文通過(guò)沉降計(jì)算及數(shù)值分析水泥攪拌樁處理拓寬路段軟基的實(shí)例，得出一定深度范圍內(nèi)的軟土處理，采用水泥攪拌樁處理拓寬路基，新老路基工后差異沉降滿足設(shè)計(jì)要求，取到較好的處治效果。

1 軟基拓寬處理方案選擇

某項(xiàng)目為老路拓寬，原有道路寬24.5m，拓寬后為32m，路面進(jìn)行破碎拆除處理，k5+005～k6+785，k9+105～k11+465等段落廣泛分布淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土等軟土，根據(jù)地質(zhì)鉆孔資料，大部分軟土深度為4.5～12.8m左右。對(duì)本地區(qū)使用成熟、效果可靠的軟土路基處理方式進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比分析，見表1，本拓寬路段選擇水泥攪拌樁進(jìn)行拓寬段軟基處理。

表1 軟基處理方案對(duì)比

續(xù)表1 軟基處理方案對(duì)比

2 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)及施工

2.1 水泥攪拌樁設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目軟基處理水泥攪拌樁采用漿噴樁。樁直徑0.5m，樁間距根據(jù)各路段計(jì)算情況確定，一般為1.3～1.5m。樁的長(zhǎng)度由沉降及穩(wěn)定計(jì)算的結(jié)果確定，原則上全部穿透軟土層，并打入持力層≥0.5m，主要用于處理深度小于14m的軟土地基。

漿噴樁在平面上呈正三角形布置(布置區(qū)域邊線與構(gòu)造物基礎(chǔ)輪廓線平行)，見圖1。布置范圍至路基坡腳外或錐坡坡腳外1m。漿噴樁處理段采用等載預(yù)壓，預(yù)壓期90d。樁身設(shè)計(jì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為:R28=0.6MPa，R90=1.2MPa。

圖1 軟基拓寬處理設(shè)計(jì)圖(單位:cm)

為了保證漿噴樁的質(zhì)量，要求施工時(shí)漿噴樁必須進(jìn)行全程復(fù)攪。

2.1.1 承載力［5，6］

水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值一般可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可根據(jù)下式計(jì)算:

式中:fsp為水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;c為水泥攪拌樁樁土置換率;Rk為水泥攪拌樁單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值;Ad為水泥攪拌樁截面面積;α為承載力折減系數(shù)，一般可取0.5～1;fs為原有天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值。

2.1.2 沉降［7，8］

水泥攪拌樁復(fù)合地基的沉降量一般較少，主要包括以下兩部分:樁身以內(nèi)復(fù)合地基的壓縮變形S1和樁端往下未處理土基的壓縮變形S2。其中:

式中:S1為復(fù)合地基的壓縮變形;P1為群樁體底面處平均自重壓力;P2為群樁體底面處平均附加壓力;L為水泥攪拌樁有效樁長(zhǎng);Eps為復(fù)合地基的壓縮模量。

2.1.3 典型斷面沉降量計(jì)算

原有老路歷經(jīng)多年通車運(yùn)營(yíng)，已固結(jié)沉降穩(wěn)定。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)高比老路標(biāo)高抬高0.7～1.8m左右。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)老路部分及拓寬部分的沉降和穩(wěn)定分別進(jìn)行分析計(jì)算，判斷水泥攪拌樁處理方法是否能滿足差異沉降要求，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)本項(xiàng)目新老路差異沉降控制在6cm以內(nèi)。以k5+005～k6+785路段沉降計(jì)算為例。

本段采用雙側(cè)加寬方式，設(shè)計(jì)標(biāo)高比原有道路高約0.7～1.2m。拓寬路段比原地面高約1.5～2.4m。老路基范圍內(nèi)未采取地基處理措施，拓寬路段采用水泥攪拌樁處理。沉降計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 k5+005～k6+785沉降計(jì)算表

從以上計(jì)算結(jié)果分析，原有路基抬高以后，工后沉降均滿足設(shè)計(jì)要求(小于0.3m)，新老路基差異沉降量均滿足設(shè)計(jì)要求(小于0.06m)，說(shuō)明水泥攪拌樁處理該處新老路基拓寬可以滿足設(shè)計(jì)要求，本段落僅對(duì)加寬側(cè)進(jìn)行水泥攪拌樁復(fù)合地基處理。

2.2 材料要求

材料要求:水泥采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，所購(gòu)置的水泥應(yīng)是國(guó)家的免檢產(chǎn)品，且在有效期內(nèi)使用;嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。對(duì)非免檢廠生產(chǎn)的水泥，應(yīng)分批提供有關(guān)標(biāo)號(hào)、安定性等試驗(yàn)報(bào)告［9］。水灰比一般采用0.4～0.45。

2.3 施工質(zhì)量控制及質(zhì)量檢驗(yàn)

2.3.1 質(zhì)量控制

施工時(shí)的質(zhì)量控制應(yīng)符合以下規(guī)定:

1)漿液拌制必須按預(yù)定的配合比進(jìn)行。拌制好的漿液應(yīng)無(wú)離析現(xiàn)象，且放置時(shí)間不宜超過(guò)2h;

2)開始泵送作業(yè)前，應(yīng)保持管路處于潮濕狀態(tài)，一遍漿液順利輸入。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)對(duì)漿液拌制、泵送施工全過(guò)程進(jìn)行記錄。

3)正式施工前應(yīng)進(jìn)行試樁試驗(yàn)，得出全面開展施工的的技術(shù)參數(shù)，再行開展大面積施工。試樁試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)全程記錄，如:每米下沉?xí)r間、提升時(shí)間、送漿時(shí)間、停漿時(shí)間等參數(shù)。

4)提供使用的漿液必須拌合均勻，施工中供漿必須連續(xù)。如果因不可抗因素停漿，為避免斷樁，應(yīng)將噴漿攪拌機(jī)放置停漿面以下1.0m處，等供漿回復(fù)正常后再噴漿提升。

5)噴漿施工過(guò)程中攪拌機(jī)施工至地面以下2m左右時(shí)提升速度應(yīng)減慢;當(dāng)噴漿口施工至地面時(shí)，應(yīng)暫停提升，攪拌噴漿10s左右以保證樁頭施工質(zhì)量。

6)漿噴樁施工過(guò)程中如果噴漿量不足使得該樁失去設(shè)計(jì)功效時(shí)，必須在旁邊補(bǔ)充一根新樁，補(bǔ)充的新樁施工與其它樁施工質(zhì)量相同。

7)噴漿施工過(guò)程時(shí)，必須嚴(yán)格按試驗(yàn)得到的鉆進(jìn)深度、停灰時(shí)間、噴粉時(shí)間、送漿時(shí)間等，確保施工質(zhì)量，以電流大于60A作為控制電流，確保樁體穿透軟土層進(jìn)入持力層50cm。

8)漿噴樁施工結(jié)束28d，并經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可以填筑路基。

2.3.2 質(zhì)量檢驗(yàn)

1)施工允許偏差。施工允許偏差檢驗(yàn)項(xiàng)目包括樁長(zhǎng)、樁徑、樁距、單樁噴漿量(由水泥摻量及水泥漿水灰比換算得出)和強(qiáng)度等，見表3。

表3 漿噴樁施工允許偏差

2)成樁7a內(nèi)，應(yīng)進(jìn)行挖樁頭檢驗(yàn)，觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度，如實(shí)做好記錄，檢查頻率為1%，開挖深度不小于1.5m，如發(fā)現(xiàn)凝體不良等情況，應(yīng)報(bào)廢補(bǔ)樁。

3)成樁28d后，對(duì)不同軟土地質(zhì)條件、不同樁長(zhǎng)路段，分別在整樁長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行鉆芯取樣，并進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，要求其上、中、下部(按樁長(zhǎng)1/3等分)強(qiáng)度的平均值≥0.6MPa，最小值≥設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1/3，抽檢頻率≥樁數(shù)的2%。

3 軟基處理效果觀測(cè)

為施工安全考慮，軟基處理設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置沉降板和孔隙水壓力計(jì)，由觀測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工［10］。竣工驗(yàn)收及通車運(yùn)行后的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)見表4。

表4 k5+005～k6+785沉降觀測(cè)表

由表4可知，拓寬路段軟基經(jīng)過(guò)水泥攪拌樁處理后，原有舊路沉降量與拓寬新建部分的工后差異沉降值均控制在設(shè)計(jì)規(guī)定值內(nèi)，說(shuō)明水泥攪拌樁處理拓寬段軟基能防止新老路基產(chǎn)生過(guò)大的差異沉降，進(jìn)而預(yù)防差異沉降反射至路面面層引起的開裂，水泥攪拌樁處治軟基段的路基拓寬達(dá)到預(yù)期效果。

4 結(jié)論

軟土地區(qū)的公路拓寬改建，拓寬新建部分與原有老路差異沉降的要求較為嚴(yán)格，這對(duì)軟土處理提出了更高的要求，選擇剛度較大的復(fù)合地基處理方式來(lái)對(duì)拓寬新建部分進(jìn)行軟基處理顯得尤其重要，因此，本文通過(guò)工程實(shí)例，說(shuō)明一定深度范圍內(nèi)的軟土路基，水泥攪拌樁處理拓寬部分軟基能使新舊路基的差異沉降控制在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)。

1)對(duì)不同軟土深度及不同工期要求的軟基處理，應(yīng)結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的處治原則，在控制沉降變形及工期允許的的前提下，應(yīng)選擇造價(jià)更為經(jīng)濟(jì)的處治方式。

2)公路拓寬新建部分的軟基處理應(yīng)優(yōu)先選擇偏剛性的復(fù)合地基處理方式，以控制差異沉降，復(fù)合地基施工工期較短，也能為公路拓寬施工期的交通組織減輕壓力。

3)水泥攪拌樁處理14m以下深度的軟土路基拓寬，能滿足工后沉降的要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，同類公路拓寬軟土處理工程可參照使用。

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