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(shí)例對(duì)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(guò)對(duì)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(shí)踐，實(shí)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(xiàng)目位于某地丘陵區(qū),總體地勢(shì)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(zhǎng)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(jí)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(jì)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(xiàng)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(jì)文件來(lái)看，其天然地基承載力無(wú)法符合道路設(shè)計(jì)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(shí)際需要進(jìn)行有效的處理工作。

對(duì)于本高速公路項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，其工期要求較緊，屬于工期受限的工程項(xiàng)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(shí)現(xiàn)軟基的有效處理，并使整個(gè)工程地基得到固結(jié)沉降，滿足設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。在此背景下，經(jīng)過(guò)多方面的考量，主要基于下述幾種方案進(jìn)行選用，見(jiàn)表1。

由表1可知，后兩種辦法對(duì)工期的要求較高，出于本高速公路項(xiàng)目對(duì)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(gè)方案中選用。然后根據(jù)本工程設(shè)計(jì)方案，對(duì)這四種方案造價(jià)進(jìn)行初步估算后，再根據(jù)工程特點(diǎn)得到不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，見(jiàn)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(guò)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?yàn)閺纳媳砜芍?，水泥攪拌樁在造價(jià)上相對(duì)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(jì)與施工

3.1　設(shè)計(jì)計(jì)算

在整個(gè)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(duì)其進(jìn)行選擇與計(jì)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(shí)，那么該位置即可作為不利驗(yàn)算斷面進(jìn)行水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)。而針對(duì)本工程來(lái)說(shuō)，在全面把握設(shè)計(jì)方案與相關(guān)資料后，主要把樁號(hào)K2+360作為最不利驗(yàn)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(shí)以樁號(hào)K2+360周圍鉆孔36的土樣為本次設(shè)計(jì)資料的依據(jù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。

在本次計(jì)算上，主要利用相關(guān)巖土工程的計(jì)算軟件。經(jīng)過(guò)軟件計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)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(shí)際要求。其中，計(jì)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(duì)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(duì)工后沉降標(biāo)準(zhǔn)的30 cm以下。從以上幾點(diǎn)分析可以知道，在本項(xiàng)目中對(duì)軟基進(jìn)行處理時(shí)所選用到的水泥攪拌樁辦法完全符合實(shí)際要求。

3.2　施工處理

(1)樁位平面布置

對(duì)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(gè)樁的直徑為0.5 m。

(2)工藝試樁試驗(yàn)

基于本項(xiàng)目地質(zhì)勘察報(bào)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(guò)多層面考量后，主要選用看濕噴法來(lái)對(duì)地基進(jìn)行處理。

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

表3　試樁試驗(yàn)數(shù)據(jù)

續(xù)表3

基于表3的試驗(yàn)結(jié)果，出于降低造價(jià)與縮短工期兩個(gè)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(yàn)結(jié)果對(duì)水泥攪拌樁的施工工作進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，下面對(duì)第3次試驗(yàn)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要列舉。

①在第二次實(shí)驗(yàn)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(shí)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(duì)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(yàn)后，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，其成樁效果更為良好，而地基的承載力也完全符合實(shí)際要求，同時(shí)還有利于節(jié)約造價(jià)與縮短工期?；谏鲜龇趾?，大面積施工工作可以執(zhí)行。

(3)進(jìn)行場(chǎng)地施工

基于第三次試樁試驗(yàn)的參數(shù)出發(fā)，在充分把握設(shè)計(jì)文件要求后，將對(duì)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(shí)，其質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于把握噴漿量與水灰比，因?yàn)槠渲苯佑绊懙绞┕に嗟挠昧俊６鴮?duì)于水泥材料來(lái)說(shuō)，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(shí)際施工上，施工人員一定要定期通過(guò)泥漿比重計(jì)進(jìn)行測(cè)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(duì)于噴漿量的控制，一般可以選用流量計(jì)進(jìn)行有效控制。

(4)質(zhì)量檢測(cè)

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

②在成樁28 d左右，質(zhì)量檢測(cè)人員需要對(duì)復(fù)合地基的載荷進(jìn)行全面檢測(cè)。在檢測(cè)的過(guò)程中，承壓板的尺寸一般要選擇在1.396 m×1.396 m，其檢測(cè)數(shù)量同樣要保持在成樁總數(shù)的0.5%以上。在此次檢測(cè)報(bào)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(shí)際設(shè)計(jì)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(duì)軟基處理方案擇優(yōu)分析，在經(jīng)過(guò)多層考量后選用到水泥攪拌樁對(duì)軟基進(jìn)行處理。而完成設(shè)計(jì)驗(yàn)算、工藝試樁試驗(yàn)、大面積施工以及質(zhì)量檢測(cè)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(jì)與通車使用要求，因此本次工程對(duì)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(jiǎn)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(hào)：U416.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2015)08-0020-02