干拌水泥碎石樁路基加固技術

張鐵軍

（邯鄲市交通運輸局，河北 邯鄲 056001）

1 干拌水泥碎石樁加固路基的設計理念

高速公路的路面容易發(fā)生各種病害，如大型的翻漿、沉陷以及偶爾出現(xiàn)的車轍印跡。這種情況的出現(xiàn)主要是因為路基土的含水量過大，導致其強度降低，因此需要用干拌水泥碎石樁的方式來加固。在這種情況下，假定路面結構層的厚度、模量恒定，且為初始值，要想使其和原來的設計強度相同，就需要運用干拌水泥碎石樁加固的方式讓路面整體達到相應的強度。

高速公路建成以后，再采取干拌水泥碎石樁加固路基的方式，歸根結底就是在高速公路的路基土里加一層加固層（其厚度為hof、回彈模量為Eof）和下面的路基土結合在一起，為路面奠定基礎，路基土創(chuàng)建的等效模型見圖1。將復合路基土體與下面的路基土結合在一起，以路基土頂面彎沉等效方法為基礎，將其等效成一層土體。其中等效后的路基土回彈模量是。

圖1 路基土創(chuàng)建的等效模型

本文用干拌水泥碎石樁加固路基的設計思路見圖2。

圖2 設計思路

2 干拌水泥碎石樁加固路基的設計過程

2.1 干拌水泥碎石樁加固路基設計前的工作

進行干拌水泥碎石樁加固路基設計之前，要進行一系列的準備工作。準備工作以收集設計過程所需的技術資料為主，收集的技術資料涵蓋路面、路基的結構資料、路基土的性質資料、設備、設施資料等。路基加固設計之前需做如下準備工作。

（1）籌備路面結構病害的資料及所需的公路設計資料等。在設計之前，首先要進行相關資料的調查工作；然后根據相關的信息資源，對加固路段的各項指標加以明確；再收集加固路段在新建時所涉及的資料和竣工資料等，對加固路段的路面，如基層、底基層、土基等結構類型加以明確，確定路面的厚度、模量等指標。同時檢測路基土的含水量等。

（2）在設計之前，要籌備施工時所需要的設備設施等，掌握本地的鉆孔、夯擴等設備的使用資料。

2.2 干拌水泥碎石樁加固路基設計工作

（1）干拌水泥碎石樁加固路基的范圍

干拌水泥碎石樁加固路基的范圍指的是路基加固的路段以及深度。加固路段平面的確定要以整個道路的損壞情況的調查數(shù)據為依據。

明確干拌水泥碎石樁需加固的路段后，就要明確路基的加固深度，即樁長，可用H表示。路基的加固深度要以路段的路基土填土高度為基礎加以明確，通常情況下要在原地基土基礎上深入1～2m。

（2）干拌水泥碎石樁加固路基的目標

以整個道路破損情況的調查數(shù)據為依據，在確定加固路基路段的平面、深度的范圍之后，也就是在設計干拌水泥碎石樁加固路基以前，要確定干拌水泥加固路基的目標，即明確干拌水泥碎石樁加固路基所要達到的加固效果。本文中，干拌水泥碎石樁加固路基應該是以新建路段時的設計彎沉為基礎目標的。

（3）原路基土回彈模量參數(shù)Eot

在設計干拌水泥碎石樁加固路基時，要確定原路基土的回彈模量參數(shù)。如果高速公路已經建成，不方便檢測原路基土的回彈模量，則可通過采取如下方法進行估算。

首先，在高速公路的路堤的邊坡、坡腳之上，鉆出適當?shù)目走M行取樣，對其含水量進行檢測，將此含水量的樣本當作高速公路路基土的含水量。其次，對一些高速公路地區(qū)的塑限環(huán)境、液限環(huán)境進行調查取樣，得到此高速公路路基土的稠度。再次，通過翻閱相關資料，對瀝青路面的設計標準加以科學化、規(guī)范化。最后，根據土基的回彈模量、土的稠度、壓實度的回歸關系等計算出高速公路路基土的回彈模量。

（4）路基土加固區(qū)復合回彈模量Eof

設復合路基土厚度為hof（m）、原路基土回彈模量為Eot（MPa）、等效路基土回彈模量為E1o（MPa）、復合路基土回彈模量為Eof（MPa），可以得到以下等式：

在以上干拌水泥碎石樁的設計理念中，假如加固以后的等效路基土回彈模量，在數(shù)值上與路面設計基土回彈模量相等，即=Eo時，相當于達到其設計目標。

（5）路基土樁體抗壓模量Eoz

試驗數(shù)據表明：樁體抗壓模量的參考取值范圍是600～1000MPa。

（6）路基土的置換率m

經過一系列轉換，可得出下式：

式中：Eof是復合路基土回彈模量（MPa）；Eot是加固前土的回彈模量（MPa）；Eoz是樁體彈性模量（MPa）；m是置換率（%）。

（7）路基土的樁徑d

設計鉆孔直徑要與當?shù)氐氖┕C械情況有機地結合。如果樁徑小的話，樁數(shù)則需要增多，同時成孔、回填夯擴的工作量也相應的加大；如果樁徑大的話，樁間土的密度則應相應的減小，將影響到加固的相應效果，而且要求成孔、夯擴機械具有很大的能量，這對硬件設施的條件要求也會很高?？傊^大的孔徑將影響路面結構的完整性。

從我國目前的公路施工器械、設備情況出發(fā)，以所選用的成孔、夯擴等設施、設備為基礎，一般選擇成孔的直徑為15cm或20cm。

（8）明確選擇布樁的方式、間距

大量試驗、施工信息、數(shù)據資源表明，正三角形的布置方式可以取得最好的緊密疊加效果。所以，要以正三角形布置方式來進行干拌水泥碎石樁路基加固設計。樁間距的計算公式是：

式中：L表示樁間距（m）；d表示樁徑（m）；m表示置換率（%）。

3 干拌水泥碎石樁加固路基的實例設計

3.1 路基路面的基本情況

（1）路面的結構設計參數(shù)

經過查詢新建路基的一些相關資料，路面結構組合、材料、厚度、模量參數(shù)見表1。

表1 路面結構設計參數(shù)表

（2）路基的路幅組成

路寬度26m，其中中間帶4.5m；中央分隔帶3m，左右路緣帶分別為2×0.5m；土路肩寬度為2×0.75m。

（3）路基的橫斷面

路基的橫斷面見圖3。

圖3 路基橫斷面圖（單位：cm）

本路段全部填土方，填土高度不超過8m，平均填土高度為4m，路基邊施工的坡度為1∶1.5，其設計規(guī)范為平原微丘區(qū)高速公路標準。

3.2 路基設計方法的具體實施方案

根據上述方案、流程，確定了干拌水泥碎石樁的樁體參數(shù)。根據本文所提到的干拌水泥碎石樁加固路基的設計方案，確定碎石樁的參數(shù)如下：樁長為6m，樁體的模量為850MPa，正三角形布置樁徑為15cm，樁間距1m。圖4、圖5分別為樁體布置的立面圖、平面圖。

圖4 干拌水泥碎石樁布樁立面圖（單位：cm）

圖5 干拌水泥碎石樁布樁平面圖（單位：cm）

運用干拌水泥碎石樁進行路基加固的方案：選擇正三角形形狀作為布防的模式，樁距1m，排距0.866m，樁徑為15cm，從樁底至原地表下方深入2m，由于平均填土的高度是4m，加上深入的2m，所以樁長為6m。運用干拌水泥碎石樁對該路段路基加固五年以后，又進行了通車運營。路面本身再無新的縱向裂縫產生，同時路基也沒有發(fā)生沉降現(xiàn)象。有效的控制了路基、路面病害的的發(fā)生。

實驗數(shù)據及相關信息表明，本文關于干拌水泥碎石樁加固路基的理論與方法是切實可行的。

4 結語

本文闡述了運用干拌水泥碎石樁加固路基技術的設計理論與方法，在加強路基土回彈模量的同時降低了路基的強度，提出了在技術、經濟方面合理的措施，為今后干拌水泥碎石樁路基加固技術的廣泛應用提供了理論依據。

[1] 龔曉南.復合地基設計和施工指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2] 鄧學鈞.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，1996.