石灰碎石擠密樁在路基局部沉陷處理中的應(yīng)用.doc

石灰碎石擠密樁在路基局部沉陷處理中的應(yīng)用葉榮舒1 錢江安2 張 杰1 (1 上饒市公路管理局上饒分局 上饒 334000)(2 江西省公路管理局 南昌 330002)摘 要：本文通過昌金高速公路A6-2標(biāo)路基局部沉陷的二處實(shí)例，分別對(duì)生石灰碎石擠密樁和鉆孔灌漿法在路基局部沉陷處理中的應(yīng)用提出一些見解。關(guān)鍵詞：道路工程；石灰碎石樁和鉆孔灌漿；路基沉陷處理；應(yīng)用0 前 言由于昌金高速公路路基施工高峰期，正值高溫、少雨等不利季節(jié)，加上路基土石方施工稍有不慎，待路基交工以后，甚至在路面油面層完工后，都將難免會(huì)不同程度地出現(xiàn)局部范圍或者大面積范圍的路基沉陷現(xiàn)象，特別是出現(xiàn)在橋臺(tái)臺(tái)背和通道涵洞臺(tái)背處。因此，對(duì)于在路面鋪筑完工以后所出現(xiàn)的路基局部沉陷，如何進(jìn)行有效的缺陷修復(fù)，是每一個(gè)路基施工單位均應(yīng)值得認(rèn)真研究的一個(gè)課題。1 路基沉陷出現(xiàn)的實(shí)例昌金高速公路A6-2標(biāo)所轄路段內(nèi)出現(xiàn)了2處路基局部下沉的情況。實(shí)例一、下沉位置：昌金高速公路K426+650板頂填土1.5m，臺(tái)身高度4.0m的通道臺(tái)背處，沉陷范圍：路基左半幅前臺(tái)臺(tái)背及路基右半幅后臺(tái)臺(tái)背，縱向長(zhǎng)度4m-5m。沉陷程度：路基邊緣2m以外較為嚴(yán)重，2m以內(nèi)略有下沉。實(shí)例二、下沉位置：昌金高速公路K425+200一道涵頂填土3.0m的圓管涵處，沉陷范圍：路基左半幅，縱向長(zhǎng)度不到5m，且越靠近路基邊緣越明顯；沉陷程度：處理時(shí)面層挖開以后，發(fā)現(xiàn)路基土層與底基層之間空隙為0.4cm-0.5cm，底基層與基層之間空隙有0.6cm左右。2 原因分析原因分析如下： 實(shí)例一：K426+650處，由于施工前期雨水過多，施工便道進(jìn)料非常困難，加上通道施工隊(duì)與土方施工隊(duì)伍互相之間產(chǎn)生施工上的沖突，導(dǎo)致通道施工進(jìn)展過緩。待通道完工后，路基土石方施工已經(jīng)接近路基整型階段。因此在臺(tái)背回填時(shí)過于匆忙，且在回填同時(shí)摻加了一定量的粒徑過大的石塊。實(shí)例二：K425+200處，該處為1.5m的圓管涵，該圓管涵本來是A6-2標(biāo)全線最早放樣施工的一道圓管涵，然而待基坑挖開以后，當(dāng)?shù)卮迕癯雒娓蓴_不準(zhǔn)施工，要求在該圓管涵位置增設(shè)一道通道。雖經(jīng)有關(guān)部門多次協(xié)商均難以達(dá)成協(xié)議，因此在該圓管涵涵頂回填時(shí)，急于路基成形，而在施工層厚上略有松懈。3 處理方案的確定以上兩處路基沉陷發(fā)現(xiàn)時(shí)，路面施工已經(jīng)完成了上、下基層的鋪筑，且油面層亦已完成了下面層。針對(duì)這種情況，考慮了幾種處理方案：一是把下沉路基徹底返挖，重新進(jìn)行填筑，這樣雖說可以從根本上解決問題，但存在有施工工期長(zhǎng)、返工費(fèi)用大、社會(huì)影響不好等諸多不利因素；二是僅僅把路面基層、油面層以及底基層全部挖除，重新進(jìn)行底基層、基層和油面層鋪筑，這樣工作量雖然可以相對(duì)減少，但沒有從根本上解決路基下沉的問題。根據(jù)2處沉陷程度和范圍的不同，以及2處土質(zhì)情況的差異，通過反復(fù)考慮，經(jīng)報(bào)駐地辦、監(jiān)理代表處同意，以及2處土質(zhì)情況的差異，分別采用了2種不同處理方案。3.1 實(shí)例一 K426+650處，路基略有下沉，路基頂面與路面結(jié)構(gòu)層之間沒明顯的脫離，且臺(tái)背填土為砂性土，摻有一定量的大粒徑亂石。處理方案為：鉆孔壓漿法。具體施工過程如下：3.1.1護(hù)坡加固 在下沉路段前后若干m范圍內(nèi)的路基邊坡上采用漿砌片石護(hù)坡加固。3.1.2鉆孔壓漿 不破壞路面結(jié)構(gòu)層，在下面層頂部直接采取鉆孔壓漿法處理。3.1.3布孔 樁孔的布置見圖1。圖1 樁孔布置圖 單位：cm3.1.4 鉆孔 注漿孔必須采用HB-30型沖擊鉆或期貨機(jī)械干鉆成孔，孔徑需確保下入注漿管；除非鉆遇路基結(jié)構(gòu)層，大塊石等障礙物實(shí)在無法鉆進(jìn)，可以加少量水濕潤(rùn)外，平常嚴(yán)禁清水鉆孔，成孔后為防止雨水進(jìn)入，必須采用有效方法封孔。3.1.5 灌漿a 注漿施工設(shè)備采用SYB50/50液壓或HB-80型注漿，泵壓控制在0.2MPa-0.5MPa之間，流量20l/min-50l/min，水灰比為0.5-0.6，采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。b 灌漿時(shí)一次性將灌漿管下入設(shè)計(jì)深度，從下而上進(jìn)行灌漿，砂性土灌漿壓力達(dá)到0.2MPa，粘性土灌漿壓力達(dá)到0.5MPa，可終止灌漿。3.2 實(shí)例二K425+200處：路基有明顯下沉，特別是在路基邊緣處更為明顯，且該處土質(zhì)均為粘性土，處理方案為石灰碎石擠密樁，具體施工過程如下：3.2.1挖除 將出現(xiàn)沉陷處前后若干m范圍內(nèi)的路面面層、基層及底基層全部挖除。3.2.2松木排樁加固 在路基下沉處前后5m-10m范圍內(nèi)的路堤邊坡上，自下而上按照一定間距采用松木排樁邊坡進(jìn)行加固。同時(shí)在路床頂面的邊緣1.0m-1.5m左右的位置打入2-3排間距30cm-40cm、入土深度2.5m-3.0m左右的松木樁，以確保路基邊緣的穩(wěn)定。3.2.3石灰碎石樁加固 在已經(jīng)打開的油面層和底基層的路床頂面布置石灰碎石樁樁孔，樁孔布置見圖2，樁距采用0.8m-1.0m左右，樁距與樁經(jīng)有關(guān)，與沉陷的嚴(yán)重程度有關(guān)，通常樁徑大的，樁距相應(yīng)加大，沉陷程度越嚴(yán)重處，樁距盡可能偏小。樁孔呈梅花狀設(shè)置。本方案中樁徑為25cm，樁長(zhǎng)3.0m。3.2.4石灰碎石樁的施工 按擬定樁位采用機(jī)械打孔，經(jīng)檢查樁孔深度符合規(guī)定深度后，采用振動(dòng)沉管向孔內(nèi)注入石灰碎石混合料，最后用素砼封頂。圖2 石灰碎石樁樁孔布置圖 單位：cm3.2.5生石灰碎石樁的擠密原理 生石灰（摻碎石）擠密樁，可有效減少總沉降量。生石灰樁不僅可起到擠密作用，同時(shí)生石灰的吸水，膨脹、發(fā)熱及離子交換作用，使樁體硬化，改善地基土的性質(zhì)，減少因周圍土的蠕變所引發(fā)的側(cè)向位移。生石灰樁內(nèi)還可以摻一定數(shù)量的粉煤灰或砂，以利接觸反應(yīng)，提高強(qiáng)度。3.2.5.1施工原理 振動(dòng)沉管生石灰（碎石）樁復(fù)合地基加固是依靠振動(dòng)沉管鉆機(jī)的擠土作用，并向被加固土體置入生石灰（碎石）散體樁，從而形成復(fù)合土體，提高地基土的整體密實(shí)度。生石灰（碎石）樁在雙型樁復(fù)合地基中的作用主要是提高地基土的強(qiáng)度，減少地基土的自重固結(jié)，改善地基土的抗變形能力。3.2.5.2固結(jié)原理 生石灰樁使用的固化劑，主要有石灰、水泥、還有石膏及礦渣，粉煤灰為摻合料。通過固結(jié)反應(yīng)形成穩(wěn)定的石灰碎石混合體，生石灰和填料中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成熟石灰，水分被吸收，起到膠結(jié)作用，并產(chǎn)生熱量，柱體消化而產(chǎn)生體積膨脹1-2倍，促進(jìn)周圍粒料土體的固結(jié)。拌入石灰后粒料土物理性能發(fā)生了變化，增加軟粘土的滲透性，使石灰（碎石）樁在不同類型軟土中起到排水作用。4 處理過程中的注意事項(xiàng)4.1 鉆孔灌漿處理施工4.1.1冒漿處理 在灌漿過程中，漿液沿孔隙往上串流冒出地面，稱為地表漿。處理時(shí)耐心細(xì)致，有時(shí)可能要多次反復(fù)處理。一般是在冒漿處用碎麻、棉花水泥袋或速凝水泥封堵。若封堵無效，則采用降壓改變水灰比或間隙灌漿等辦法處理。4.1.2串漿 灌漿過程中，漿液從鉆孔內(nèi)流出的現(xiàn)象叫串漿。發(fā)生串漿原因是：在地層中，孔隙、裂縫多，相互串連成造成串漿通路，壓力較高。處理辦法有：適當(dāng)延長(zhǎng)相鄰兩個(gè)序孔灌漿的間隙時(shí)間,串漿孔和灌漿孔同時(shí)灌壓。4.2 石灰碎石擠密樁施工4.2.1最大粒徑 生石灰樁主要采用碎塊狀的石灰，為防止樁體中石灰聚集，最大粒徑應(yīng)小于4cm。4.2.2材料的質(zhì)量 石灰應(yīng)盡量選取純凈無雜質(zhì)的，氧化鈣和氧化鎂含量至少應(yīng)為85%，其中氧化鈣含量最好不低于80%。4.2.3石灰的液限指數(shù) 不低于70%。4.2.4摻合料 是粉煤灰，也可摻入火山灰、鋼渣或細(xì)砂、采用摻合料后可防止石灰樁軟心。4.2.5石灰在摻合料中的比例 為15%-30%。4.2.6碎石拌合料 應(yīng)采用未風(fēng)化的干凈礫石或碎石軋制而成，粒徑宜為2cm -5cm，含泥量不應(yīng)大于10%。5 方案的適用性本文針對(duì)高速公路路基施工中所出現(xiàn)的路基局部下沉，提出采用鉆孔灌漿和生石灰碎石擠密樁2種處理方案，但究競(jìng)采用哪一種更為合適，則應(yīng)認(rèn)真對(duì)其沉陷的范圍程度進(jìn)行分析：5.1鉆孔灌漿鉆孔灌漿適用于路床頂面與路面結(jié)構(gòu)層之間沒有明顯的脫離，且路基邊坡沒有破壞，或臺(tái)背填土為砂性土或摻有大塊徑亂石。其特點(diǎn)是：施工時(shí)無須破壞路面結(jié)構(gòu)層，工作量相對(duì)較少，但其費(fèi)用比石灰碎石樁更高。5.2 生石灰碎石擠密樁生石灰碎石擠密樁，它主要是利用生石灰的膨脹原理對(duì)施工中壓實(shí)度不夠的土體產(chǎn)生一種膨脹擠壓作用，適用于臺(tái)背填土為含水量過大的粘性土，其特點(diǎn)是：施工操作簡(jiǎn)便、易掌握，且相對(duì)較為經(jīng)濟(jì)，前期效果較為明顯，但與鉆孔灌漿比較，路面結(jié)構(gòu)層修復(fù)工作量過大。6 結(jié) 語筆者通