2013公路監(jiān)理師考點(diǎn):高填方路段軟基的粉噴樁處治

　　1 工程概況

　　江西京福高速公路溫―沙段是北京至福州國(guó)道主干線江西境內(nèi)的一部分，設(shè)計(jì)為4車道，路基頂寬為26m、24.5m，其靠近福建的一段為武夷山余脈，高填路基較多，且山間多軟基。

　　本文介紹的為B7合同段中的一段軟基處理，中心樁號(hào)為K163+860-K164+000，設(shè)計(jì)為高填路基，填土高度為17m―21.55m。此段工程地質(zhì)屬剝蝕低山丘陵地，地形起伏大，發(fā)育沖溝洼地，沖洪積物為灰色、淡黃色淤泥質(zhì)粘土，局部礫粘土，可塑―軟塑狀。地表軟土厚度2m-6m不等，下伏全風(fēng)化花崗巖，中密，呈高嶺土狀。該軟土具有高含水量、高孔隙比、低強(qiáng)度、固結(jié)緩慢、沉降大、穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，為保證路堤的填筑質(zhì)量，保證路堤具有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性，必須對(duì)基底予以處理。但考慮到軟基深、工作量大、造價(jià)高、對(duì)環(huán)境影響大，采用粉噴樁進(jìn)行處理。

　　2 處理方案

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，考慮填土高度較高，軟基壓縮系數(shù)較大而軟土層厚多在6m以內(nèi)，可采用穿越軟土層的粉噴樁加固，樁尖直接作用于全風(fēng)化巖層，因此，避免了樁尖未處理土體沉降量過(guò)大的隱患。由于路基施工工期要求較短，而填土高度達(dá)20m以上，考慮粉體攪拌樁加固后地基承載力將大為增強(qiáng)，因此，施工時(shí)不按照軟基的加荷速率進(jìn)行施工，只按照一般路基施工考慮，加荷速率可達(dá)3.92kPa/d，同時(shí)也不考慮加載預(yù)壓。

　　按照復(fù)合地基承載力的要求，填土20m的路基地基承載力應(yīng)達(dá)到400kPa，我們認(rèn)為由于路基整體的下沉，只要不產(chǎn)生被處理層的極限破壞，被處理層能將荷載傳遞到風(fēng)化巖層即可，同時(shí)將所有軟基處理到具備400kPa的承載力無(wú)疑是一種極大的浪費(fèi)。因此，本處理方案僅考慮路基的穩(wěn)定和工后的沉降量。

　　基于以上的考慮，我們采用粉噴樁處治此段路基，樁長(zhǎng)6m，樁徑0.5m，樁間距1.5m，根據(jù)試驗(yàn)每米灰劑量選50kg，為加速軟土層的固結(jié)，便于排水， 在樁頂鋪墊50cm的砂墊層。

　　沉降量的計(jì)算：粉體攪拌樁可以作為復(fù)合地基來(lái)計(jì)算其沉降量，在施加的荷載不超過(guò)水泥樁的徐變極限Qc時(shí)，其總沉降量S計(jì)算公式為：

　　從計(jì)算結(jié)果可以看出，對(duì)于可穿透的軟土層，采用粉噴樁對(duì)沉降控制效果非常明顯。

　　高速公路對(duì)地基變形量的要求很高，一般要求 在使用期內(nèi)路堤的工后沉降量不超過(guò)30cm。本例中計(jì)算總沉降為33.16cm，而其魁網(wǎng)部分在施工時(shí)已產(chǎn)生，其工后沉降能滿足高速公路對(duì)地基變形量的要求。[Page]

　　3 方案的實(shí)施

　　攪拌法加固軟粘土技術(shù)是利用水泥等作為固化劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基中將軟粘土和水泥強(qiáng)制拌和，使軟粘土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性，和足夠強(qiáng)度的地基土。加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，此技術(shù)的發(fā)展到目前為止，無(wú)論從加固機(jī)理到設(shè)計(jì)計(jì)算方法或者施工工藝均有不完善的地方，因此，本例主要注重實(shí)效，進(jìn)行沉降觀測(cè)，并與理論計(jì)算對(duì)比。施工工藝流程圖見(jiàn)圖1。.kui.cc

　　3.1 軟土基底處理準(zhǔn)備工作

　　處理前，事先開(kāi)挖臨時(shí)排水溝，縱向開(kāi)挖臨時(shí)降水溝，用以降低地表水，便于基底草皮清除施工，草 皮清除完畢后，整個(gè)軟土處理區(qū)填筑80em山砂土， 整平并輕度碾壓，以保證粉噴樁機(jī)及其配套設(shè)施的進(jìn)場(chǎng)，以及所需材料的進(jìn)場(chǎng)、堆放。然后根據(jù)設(shè)計(jì)需要，進(jìn)行處理面積等放祥和樁位布點(diǎn)。

　　3.2 粉噴樁施工

　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁位呈等邊三角形布置，中心間距1.5m，樁徑為50em，樁長(zhǎng)為6m。設(shè)計(jì)噴粉量為 36kS/m-58kS/m。根據(jù)路基平均填土高度自重計(jì)算天然土重，經(jīng)室內(nèi)配合比選定，按50k9/m噴粉量施工。

　　施工前首先要進(jìn)行成樁試驗(yàn)，數(shù)量不宜少于5根，以取得滿足設(shè)計(jì)噴人量的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，掌握下鉆和提升的阻力情況。施工中要控制瞬時(shí)噴粉量和攪拌均勻性，且一氣呵成，每根樁開(kāi)鉆后連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴粉。為滿足攪拌達(dá)到強(qiáng)度均勻性，上部3m進(jìn)行復(fù)攪，速度控制1.0m/min-1.2m/min，樁頭攪拌時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)，以保護(hù)樁頭均勻密實(shí)，地面80cm填土不計(jì)人樁長(zhǎng)。

　　粉噴樁施工過(guò)程中，還要注意樁距、垂直度控制，施工完畢后分別進(jìn)行一定數(shù)量的樁體開(kāi)挖，取芯進(jìn)行抗壓檢驗(yàn)，必須滿足設(shè)計(jì)要求。

　　3.3 路基填筑施工

　　填筑前鋪設(shè)一層50cm砂礫墊層并碾壓密實(shí)，路基填筑所需土石方材料來(lái)自附近山頭路基挖方段，每層不超過(guò)30em，為確保沉降后的路基寬度和設(shè)計(jì)邊圾跋卑，施工時(shí)兩側(cè)加寬各50tm，并留出路.拱和橫坡，采用40t重型壓路機(jī)震動(dòng)壓實(shí)。

　　4 沉降和穩(wěn)定觀測(cè)

　　在路基設(shè)計(jì)中心線和路肩基底同時(shí)埋設(shè)沉降杯，沉降和穩(wěn)定觀測(cè)同步進(jìn)行。在施工期間，每填筑 一層，觀測(cè)一次，填土間歇期間每天觀測(cè)一次，每一區(qū)域填筑完畢后每周觀測(cè)二次，在整個(gè)觀測(cè)期間，要注意觀測(cè)樁的保護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，觀測(cè)數(shù)據(jù)可直接用于計(jì)算由于沉降而補(bǔ)加的填方量。

　　4.1 沉降杯埋設(shè)位置

　　選定K163+950處路基中心和右側(cè)設(shè)計(jì)路肩位置。平面位置見(jiàn)圖2。

　　4.2 沉降觀測(cè)

　　每次觀測(cè)時(shí)，先用水自進(jìn)水管注水，自出水管有水流出時(shí)抄測(cè)進(jìn)水管水面高程△h，與上次所測(cè)值差即為此時(shí)段沉降量△h(此差值可從玻璃管水位差上直接讀出)，沉降觀測(cè)原理如圖3。

　　4.4 沉降結(jié)果分析

　　從圖4可以看出，沉降量初期增加很快，40天之后基本趨緩，勻速下沉，且沉降量較小，說(shuō)明路基沉降比較穩(wěn)定。與理論計(jì)算相比，誤差較小，基本相符，說(shuō)明本處理方案較為成功，軟土地基得到了有效，的控制。

　　在整個(gè)施工期間，沉降和穩(wěn)定正常，基本上無(wú)邊坡隆起和側(cè)向位移等現(xiàn)象。路基整體沉降均勻，從基底處理至今已有9個(gè)月，總體沉降情況日趨穩(wěn)定?，F(xiàn)路基填土已達(dá)標(biāo)高，沉降量已不明顯，證明基底的處理效果較好，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　?、俜垠w攪拌樁可以有效地減少被加固土體的壓縮量，而當(dāng)下部尚存在的軟土厚度較大，其沉降量并不能減少;

　?、诜垠w攪拌樁能有效地調(diào)整橫斷面差異沉降，有助于控制不均勻沉降;

　?、鄯垠w攪拌樁有較高的剛度，抗側(cè)向變形能力較強(qiáng)，對(duì)本例中山間的軟基尤為適用;

　?、芊垠w攪拌樁處理過(guò)的路基能承受較快的加荷速率，能較好地滿足工期較嚴(yán)的要求;

　?、萋坊钔吝^(guò)程中，在滿足取土場(chǎng)土質(zhì)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)壓實(shí)度的情況下，在基底天然承載力所要求的填土高度內(nèi)，不宜使用沖擊力過(guò)大的壓路機(jī)，可適當(dāng)增加碾壓遍數(shù)，盡量使處理后的基底樁間土相對(duì)固結(jié)穩(wěn)定，增加抗剪能力;

　?、薹垠w攪拌樁不能改善地基排水條件，但通過(guò)吸水固結(jié)可提高樁間土的結(jié)構(gòu)性，同時(shí)樁頂鋪墊砂 層可便于地基排水，從而可適當(dāng)加速樁間土的固結(jié)，減少工后沉降。

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