高速公路軟土路基處理方法選擇及其應(yīng)用

張延峰

(廣州市道路工程研究所)

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高速公路軟土路基處理方法選擇及其應(yīng)用

張延峰

(廣州市道路工程研究所)

摘要：結(jié)合工程實例對高速公路軟土路基施工中的軟弱地基的處理方法進(jìn)行研究，通過對高速公路軟基處理方法選擇，最后選取最優(yōu)方案水泥攪拌進(jìn)行工程實踐，實踐證明，在該工程中此種軟弱地基的處理方法取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：高速公路；軟地基；處理方法

1工程概況

項目位于某地丘陵區(qū),總體地勢北西高南東低,地貌類型為構(gòu)造剝燭型和侵蝕堆積型。構(gòu)造剝燭型地貌表現(xiàn)為圓形山包、長條形山脊,山包和山脊的高程一般為370×480 m;侵燭堆積型地貌表現(xiàn)為丘間侵燭洼地和侵燭堆積型的各級階地。按全封閉、全立交高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),雙向四車道,設(shè)計速度80 km/h準(zhǔn)路基寬度24.5 m。

2高速公路軟基處理方法選擇

本項目軟土大部分屬于淤泥質(zhì)土，具有較大的含水量；從地質(zhì)勘察信息與設(shè)計文件來看，其天然地基承載力無法符合道路設(shè)計與竣工使用要求。因此，在進(jìn)行路基的鋪筑施工前，一定要根據(jù)實際需要進(jìn)行有效的處理工作。

對于本高速公路項目來說，其工期要求較緊，屬于工期受限的工程項目。因此，在軟基的處理工作上，其辦法一定要優(yōu)先考慮工期要求，所選用的辦法可以在工期較短的前提下實現(xiàn)軟基的有效處理，并使整個工程地基得到固結(jié)沉降，滿足設(shè)計的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，經(jīng)過多方面的考量，主要基于下述幾種方案進(jìn)行選用，見表1。

由表1可知，后兩種辦法對工期的要求較高，出于本高速公路項目對工期的要求，率先棄用。因此，在軟基處理工作上，主要可以從水泥攪拌樁、強(qiáng)夯置換法、CFG樁以及PHC管樁等四個方案中選用。然后根據(jù)本工程設(shè)計方案，對這四種方案造價進(jìn)行初步估算后，再根據(jù)工程特點得到不同方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較，見表2。

表1　初選軟基處理方法工期比較

表2　初選軟基處理方法比較

根據(jù)表2進(jìn)行分析，并經(jīng)過專家群體討論決策后，本工程軟基處理主要選用了水泥攪拌樁的辦法。這是因為從上表可知，水泥攪拌樁在造價上相對便宜，進(jìn)度容易控制，與本高速公路工程要求較為吻合。

3水泥攪拌樁設(shè)計與施工

3.1　設(shè)計計算

在整個施工上，最不利斷面屬于較為薄弱的環(huán)節(jié)，因此一般先對其進(jìn)行選擇與計算。在一般情況下，如果某段路基填土高度較高，且其軟基較厚時，那么該位置即可作為不利驗算斷面進(jìn)行水泥攪拌樁的設(shè)計。而針對本工程來說，在全面把握設(shè)計方案與相關(guān)資料后，主要把樁號K2+360作為最不利驗算斷面。其路基填土最高為6.608 m，且軟基厚度為10.2 m。同時以樁號K2+360周圍鉆孔36的土樣為本次設(shè)計資料的依據(jù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計計算。

在本次計算上，主要利用相關(guān)巖土工程的計算軟件。經(jīng)過軟件計算后發(fā)現(xiàn)，通過水泥攪拌樁辦法完成復(fù)合后，工程地基的承載力完全可以滿足實際要求。其中，計算結(jié)果顯示復(fù)合地基在運(yùn)行15 a內(nèi)工后，其沉降距離在27 cm左右，完全符合一般路段對工后沉降的50 cm以下標(biāo)準(zhǔn)，同樣其還符合一般構(gòu)造物基礎(chǔ)中對工后沉降標(biāo)準(zhǔn)的30 cm以下。從以上幾點分析可以知道，在本項目中對軟基進(jìn)行處理時所選用到的水泥攪拌樁辦法完全符合實際要求。

3.2　施工處理

(1)樁位平面布置

對于水泥攪拌樁，本文工程在樁位布置上，其樁位在平面布置上主要呈現(xiàn)等邊三角形，其中相鄰樁位之間的距離為1.5 m，而個樁的直徑為0.5 m。

(2)工藝試樁試驗

基于本項目地質(zhì)勘察報告分析發(fā)現(xiàn)，其軟土地基區(qū)域的含水率處于30%到50%的水平之間，在經(jīng)過多層面考量后，主要選用看濕噴法來對地基進(jìn)行處理。

在此次試驗中，對水灰比初選為0.45到0.55之間，水泥則選用42.5級強(qiáng)度的普通硅酸鹽水泥。而為了全面把握工程的實際情況，在進(jìn)行大面積施工前，現(xiàn)行三次試樁試驗，下表為前兩次的試驗結(jié)果，如表3所示。

表3　試樁試驗數(shù)據(jù)

續(xù)表3

基于表3的試驗結(jié)果，出于降低造價與縮短工期兩個層面的考量，在充分保障施工質(zhì)量的前提下。下面根據(jù)第2次試驗結(jié)果對水泥攪拌樁的施工工作進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，下面對第3次試驗方案進(jìn)行簡要列舉。

①在第二次實驗的基礎(chǔ)上，再次設(shè)置14根水泥攪拌樁，其水灰比控制在0.5，并把先前選擇的三乙醇胺減水劑轉(zhuǎn)換成0.6%的木質(zhì)素減水劑。

②把四噴四攪轉(zhuǎn)換成為三噴四攪施工辦法，其中第一次下鉆時不用進(jìn)行噴漿，其余部分則要求噴漿。

③基于機(jī)械性能出現(xiàn)，要求“下2—上1—下2—上2”(1、2表示檔位)，而對于水泥攪拌樁一定要鉆到持力層的0.5 m或以上水平。

在進(jìn)行第3次試樁試驗后，從實驗結(jié)果來看，其成樁效果更為良好，而地基的承載力也完全符合實際要求，同時還有利于節(jié)約造價與縮短工期。基于上述分后，大面積施工工作可以執(zhí)行。

(3)進(jìn)行場地施工

基于第三次試樁試驗的參數(shù)出發(fā)，在充分把握設(shè)計文件要求后，將對水泥攪拌樁進(jìn)行大面積的施工工作。攪拌下沉?xí)r采用2檔，提升采用1檔。

施工質(zhì)量控制：水泥攪拌樁施工時，其質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于把握噴漿量與水灰比，因為其直接影響到施工水泥的用量。而對于水泥材料來說，由于其屬于樁體的最為重要的材料，因此其用量的多少直接影響到樁體的強(qiáng)度與質(zhì)量。因此，在實際施工上，施工人員一定要定期通過泥漿比重計進(jìn)行測定和記錄工作。并根據(jù)水泥漿比重與水灰比之間的關(guān)系進(jìn)行把握，同樣做到水灰比的嚴(yán)格控制。另外，對于噴漿量的控制，一般可以選用流量計進(jìn)行有效控制。

(4)質(zhì)量檢測

①在成樁7 d后，就可以對水泥攪拌樁的樁頭進(jìn)行開挖。對于開挖的深度，一定要處于停漿面0.5 m以下，這時可以對水泥攪拌樁成樁后的均勻度進(jìn)行直接肉眼觀察，并測量樁徑。在質(zhì)量檢測工作上，其檢測數(shù)量要保持在總樁數(shù)量的5%以上。在此工程的檢測上，發(fā)現(xiàn)攪拌成樁的效果較為良好，同時樁徑也滿足實際設(shè)計要求。

②在成樁28 d左右，質(zhì)量檢測人員需要對復(fù)合地基的載荷進(jìn)行全面檢測。在檢測的過程中，承壓板的尺寸一般要選擇在1.396 m×1.396 m，其檢測數(shù)量同樣要保持在成樁總數(shù)的0.5%以上。在此次檢測報告中，其復(fù)合地基承載力特征值均大于100 kPa，均可以滿足實際設(shè)計要求，因此此次軟基的處理工作較為成功。

5結(jié)論

本文結(jié)合案例，對軟基處理方案擇優(yōu)分析，在經(jīng)過多層考量后選用到水泥攪拌樁對軟基進(jìn)行處理。而完成設(shè)計驗算、工藝試樁試驗、大面積施工以及質(zhì)量檢測后發(fā)現(xiàn)水泥攪拌樁在本工程中較為適用，完全符合高速公路的設(shè)計與通車使用要求，因此本次工程對軟基處理的方法選擇、優(yōu)化以及應(yīng)用等也具有一定的意義。

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作者簡介：張延峰(1984-)，男，湖南郴州安仁人，工程師，研究方向：路橋。

收稿日期：2015-02-11

中圖分類號：U416.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0020-02