由于我省地處沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū),從已建和在建的1000多km高速公路來看,其70%~80%以上的路基均穿越軟土地區(qū)。而軟基處理得好壞,直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的營運質(zhì)量及工程的經(jīng)濟(jì)性。目前軟基的主要處理方法有以下幾種:①塑料排水板;②攪拌樁(粉噴樁與深攪樁);③土工合成材料加筋;④等(超)載預(yù)壓等。相比之下,由于粉噴樁具有施工周期及預(yù)壓期短、工后沉降小等特點,在我省高速公路軟基處理中得到廣泛應(yīng)用,例如已建成通車的滬寧高速公路江蘇段,粉噴樁處理軟基工程量達(dá)幾百萬延米,正在建設(shè)的江蘇“九五”高速公路也使用了一千多萬延米的粉噴樁,且大部分已施工完畢。
1 粉噴樁的設(shè)計方法及其注意事項
1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
1.1.1 基準(zhǔn)期及容許工后沉降
柔性路面設(shè)計使用年限為15年,按目前通常的做法,基準(zhǔn)期亦為15年,即從開放交通之日起至路面大修日止,所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm,涵洞及箱型通道處取20cm,其它人工構(gòu)造物與路堤毗連處取10cm。
1.1.2 穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)
穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)以K≮1.2控制。
1.1.3 加載速率
加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性,設(shè)計采用兩種平均速率:粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d,其余取10cm/d。施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測的結(jié)果予以調(diào)整。
1.1.4 預(yù)壓期
粉噴樁處理的路段預(yù)壓期一般采用60d,且一般不需上預(yù)壓土,預(yù)留沉降量靜置即可。
1.2 粉噴樁的設(shè)計
粉噴樁的樁徑一般為50cm,設(shè)計的樁長宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm。樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān),最小樁距宜為1.1~1.2m,樁位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。
為改善路堤底面的受力條件,粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右石灰土墊層(摻灰量以8%為宜)。
經(jīng)計算,如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm,則其地基宜采用粉噴樁處理,樁間距宜采用1.1~1.2m。對于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置,則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理?! 〗?jīng)計算,如樁基橋臺位置工后沉降量大于30cm,則對其臺前及臺后地基用粉噴樁處理,再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺后路基填筑。對于沉降量小于30cm而大于10cm的位置,臺前不用粉噴樁處理而直接做樁基,臺后則采用土工合成材料加筋配合等載或超載預(yù)壓進(jìn)行處理。橋臺處粉噴樁距宜采用1.1~1.2m,處理長度不小于5倍橋臺高度,設(shè)置1/4~1/3長度的過渡段,并以采用樁距逐漸增大的過渡方法為宜。
對于一般路基段,經(jīng)計算如工后沉降量大于45cm,則宜采用粉噴樁處理軟基,樁間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm,則采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行處理。
用粉噴樁處理路段路堤的預(yù)壓高度為路槽設(shè)計高加預(yù)壓期沉降量,即預(yù)壓期末(一般為60d)路槽頂面應(yīng)沉到設(shè)計高,鋪筑路面前無需移去預(yù)壓土方量,僅需整理路槽即可。
1.3 施工觀測
1.3.1 沉降觀測
1.3.1.1 觀測點位的布設(shè)
觀測點布設(shè)在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側(cè)路肩,一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測斷面,預(yù)壓施工高度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測斷面,跨度小于30m時僅在一端設(shè)置,觀測斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測點,觀測點位于涵背一側(cè),離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等(超)載預(yù)壓段接頭處,應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測點,以觀測不同處理方案的沉降差異,距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處,應(yīng)分別布置一組沉降觀測點。
1 粉噴樁的設(shè)計方法及其注意事項
1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
1.1.1 基準(zhǔn)期及容許工后沉降
柔性路面設(shè)計使用年限為15年,按目前通常的做法,基準(zhǔn)期亦為15年,即從開放交通之日起至路面大修日止,所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對于一般路段取30cm,涵洞及箱型通道處取20cm,其它人工構(gòu)造物與路堤毗連處取10cm。
1.1.2 穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)
穩(wěn)定驗算的安全系數(shù)以K≮1.2控制。
1.1.3 加載速率
加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性,設(shè)計采用兩種平均速率:粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d,其余取10cm/d。施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測的結(jié)果予以調(diào)整。
1.1.4 預(yù)壓期
粉噴樁處理的路段預(yù)壓期一般采用60d,且一般不需上預(yù)壓土,預(yù)留沉降量靜置即可。
1.2 粉噴樁的設(shè)計
粉噴樁的樁徑一般為50cm,設(shè)計的樁長宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm。樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān),最小樁距宜為1.1~1.2m,樁位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。
為改善路堤底面的受力條件,粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右石灰土墊層(摻灰量以8%為宜)。
經(jīng)計算,如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm,則其地基宜采用粉噴樁處理,樁間距宜采用1.1~1.2m。對于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置,則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理?! 〗?jīng)計算,如樁基橋臺位置工后沉降量大于30cm,則對其臺前及臺后地基用粉噴樁處理,再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺后路基填筑。對于沉降量小于30cm而大于10cm的位置,臺前不用粉噴樁處理而直接做樁基,臺后則采用土工合成材料加筋配合等載或超載預(yù)壓進(jìn)行處理。橋臺處粉噴樁距宜采用1.1~1.2m,處理長度不小于5倍橋臺高度,設(shè)置1/4~1/3長度的過渡段,并以采用樁距逐漸增大的過渡方法為宜。
對于一般路基段,經(jīng)計算如工后沉降量大于45cm,則宜采用粉噴樁處理軟基,樁間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm,則采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行處理。
用粉噴樁處理路段路堤的預(yù)壓高度為路槽設(shè)計高加預(yù)壓期沉降量,即預(yù)壓期末(一般為60d)路槽頂面應(yīng)沉到設(shè)計高,鋪筑路面前無需移去預(yù)壓土方量,僅需整理路槽即可。
1.3 施工觀測
1.3.1 沉降觀測
1.3.1.1 觀測點位的布設(shè)
觀測點布設(shè)在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側(cè)路肩,一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測斷面,預(yù)壓施工高度超過5m的路段上每50m設(shè)一觀測斷面。此外在與跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測斷面,跨度小于30m時僅在一端設(shè)置,觀測斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測點,觀測點位于涵背一側(cè),離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過渡段、等(超)載預(yù)壓段接頭處,應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測點,以觀測不同處理方案的沉降差異,距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處,應(yīng)分別布置一組沉降觀測點。