摘要：高速公路軟土地基，經(jīng)粉體攪拌樁處理后，樁體范圍內(nèi)土體沉降減少較多，路基土側(cè)向位移量減少，能承受較快的加荷速率，對(duì)解決軟土地基高填地基的穩(wěn)定、沉降及加快施工進(jìn)度等很有裨益，文章結(jié)合京福高速公路的施工實(shí)例，對(duì)上述問題進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：高填方 軟土地基 粉噴樁 處理
1 工程概況
江西京福高速公路溫—沙段是北京至福州國道主干線江西境內(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)合地基來計(jì)算其沉降量，在施加的荷載不超過水泥樁的徐變極限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30cm。本例中計(jì)算總沉降為33．16cm，而其中大部分在施工時(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。
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)過程，此技術(shù)的發(fā)展到目前為止，無論從加固機(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。施工工藝流程圖見圖1。
3．1 軟土基底處理準(zhǔn)備工作
處理前，事先開挖臨時(shí)排水溝，縱向開挖臨時(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，以保護(hù)樁頭均勻密實(shí)，地面80cm填土不計(jì)人樁長。
粉噴樁施工過程中，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自附近山頭路基挖方段，每層不超過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)。
關(guān)鍵詞：高填方 軟土地基 粉噴樁 處理
1 工程概況
江西京福高速公路溫—沙段是北京至福州國道主干線江西境內(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)合地基來計(jì)算其沉降量，在施加的荷載不超過水泥樁的徐變極限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30cm。本例中計(jì)算總沉降為33．16cm，而其中大部分在施工時(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。
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)過程，此技術(shù)的發(fā)展到目前為止，無論從加固機(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。施工工藝流程圖見圖1。
3．1 軟土基底處理準(zhǔn)備工作
處理前，事先開挖臨時(shí)排水溝，縱向開挖臨時(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，以保護(hù)樁頭均勻密實(shí)，地面80cm填土不計(jì)人樁長。
粉噴樁施工過程中，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自附近山頭路基挖方段，每層不超過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)。