用無砂混凝土小樁控制高填方路基變形

閆雪松

摘要：本文綜述了高填土路基處理方法及適用條件，分析無砂混凝土小樁工作機理。根據(jù)工程實例，以實測變形驗證該技術的實際效果，提出該技術進一步發(fā)展需要解決的問題。

關鍵詞：路基；變形；無砂混凝土小樁；監(jiān)測

1 公路工程中的地基處理技術

公路路基的處理方法有換填法、強夯法、碎石樁法、注漿法、高壓噴射注漿法、深層攪拌樁法、加筋土法、土工合成材料法等，這些方法均各有其有缺點，有其相應的工程實用范圍。

換填法適用于淤泥、淤泥質土、濕陷性黃土、素填土、雜填土及暗溝、暗塘等土層的淺層處理，是通過碾壓或振密施工方法將砂石、素土、灰土、工業(yè)廢渣等墊層材料壓實，使不良原狀地基土強度得到加強。但壓實過程中要求含水量滿足最佳壓實含水量水平。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、雜填土以及素填土地基，夯實效果主要受原狀土含水量的影響。碎石樁法適用于處理松散砂土、素填土和雜填土等地基，對飽和黏性土地基當變形條件不是設計控制條件時也可采用。碎石樁在飽和黏性土地基處理中可起到擠密、排水作用，從而使原狀土強度得到加強。注漿法適用于加固砂土、淤泥質土、粉質黏土、黏性土及素填土、雜填土等土層，可顯著提高地基土的強度和變形模量。高壓噴射注漿法適用于處理淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、黃土、砂土、雜填土及碎石土等土層，適用面廣，對原狀土強度的提高幅度大，但噴射注漿壓力一般較大，施工中可能由此導致施工機具故障率有所提高，施工過程中水泥流失量較大。深層攪拌樁法適用于處理淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大于120kPa的黏性土等地基，其對原狀土強度的提高幅度受到一定的限制。當路基寬度受到限制，而所需填方高度較大時，常采用加筋土方法處理，此法通過橫向加筋體的強度保證路基邊坡的強度和穩(wěn)定性。

2 無砂混凝土小樁的特點及地基加固機理

投石壓漿無砂混凝土小樁復合地基加固技術，是在壓力灌漿和小樁加固技術基礎上研究開發(fā)的一種地基處理新技術。

該技術通過在被加固場地的樁位成孔、投碎石，然后通過樁孔中的注漿管及碎石樁體向樁周土體進行低壓灌漿，待水泥漿液初凝后，再進行高壓注漿，使孔內水泥漿進一步密實，并使樁周土體受到壓密灌漿處理，由此形成投石壓漿混凝土小樁復合地基。復合地基由中心部位的剛性碎石混凝土小樁和周圍壓力灌漿后的水泥加固土共同組成，有以下特點。

2.1 具有廣泛的土層適應性

投石壓漿無砂混凝土小樁復合地基不僅適于處理包括淤泥、淤泥質土、粉土、黏性土、粉砂砂土、砂礫等在內的常見土層，而且特別適用于處理濕陷性黃土、膨脹性土及處理可液化的砂土等區(qū)域性特殊地基，這是由于壓力注漿除起到滲入灌漿加固處理改變土性之外，還在地基中形成了有相對較高承載力和較低的極身壓縮變形的“增強體”。無砂混凝土小樁不僅適合地下水位以上土的施工，也能適合地下水位以下土的施工。

2.2 地基土強度得到加強

由于壓漿過程中有部分漿液滲入周圍樁間土中，提高了土的抗剪強度、變形模量及樁間土承載力。

2.3 較好的質量保證

無砂混凝土小樁成孑L在無地下水時可采用人工洛陽鏟或機械洛陽鏟成孔，有地下水時則可用鉆機成孔，因其直徑較小，成孔護孔相對容易，有效地解決了灌注樁的縮徑問題。樁體骨料采用5～15mm細石，計量振搗較為方便，不會產生空洞現(xiàn)象。注漿采用通長鋼質管沿全樁長范圍一次灌注，且注漿管不拔出，不會產生離析、斷樁等現(xiàn)象。

2.4 較強的可操作性

投石壓漿無砂混凝土小樁的施工機具為：成孔設備：鉆機或機械(人工)洛陽鏟；壓裝設備：小功率泥漿泵或砂漿泵；管路系統(tǒng)：低壓膠管、管接頭、連接壓緊環(huán)；漿液制配系統(tǒng)：攪拌機、水箱、泥漿。以上均為常規(guī)國產設備，投資小、故障率低、操作簡便易行，只需按有關規(guī)程計算出用漿量、控制注漿壓力，按時補漿即可保證質量，操作極為方便。

25 具有較高的單樁承載力

投石壓漿無砂樁小樁的壓漿作用，使得小樁樁側摩阻力與樁端阻力均高于其他形式的灌注樁。樁側摩阻力一般可提高30％，極端阻力的提高可作為安全儲備考慮。

2.6 具有較均勻的樁體

投石壓漿無砂混凝土小樁因其質量易于控制，強度利用值高于其他非散體材料樁。

2.7 可采用疏樁理論

計算復合地基承載力可根據(jù)建筑物對復合地基的變形要求，設計計算復合地基的承載力，從而大幅度節(jié)省工程造價，減少用樁量。

2.8 工程適應性強

既可用于新建工程的地基處理，也可用于現(xiàn)有建筑物的地基加固和基礎托換工程。

3 應用實例

3.1 鄭石高速公路26標1號涵高填方路基處理

工程概況。鄭石高速公路26標1號涵位于平頂山市魯山縣境內，石人山風景區(qū)東。涵洞洞身為呈南北向，與南北向的縣道正交，進深30m，由自南向北的6個拱圈并列組成。涵洞跨度5m,洞內凈高6m，為塊石砌筑的 拱形結構。在涵洞主拱砌筑完成后，上部回填2m厚的碎石土，最大石塊尺寸約為1m×1m×1m。在涵洞施工完成，拆除拱下模板后，發(fā)現(xiàn)1號和6號拱圈在拱頂正中央處出現(xiàn)豎向裂縫，最大裂縫寬度約20mm；同時，涵洞內地面在距東部拱腳l/3跨度處也出現(xiàn)沿涵洞進深方向的裂縫。

補充勘探發(fā)現(xiàn)涵洞西端拱腳坐落在40年前的人工填土上，而東端拱腳卻落在原狀土層上。原地基承載力標準值為250～350kPa，而設計承載力標準值卻取為450kPa，原地基承載力遠不能滿足設計要求，是導致涵洞的開裂主要因素。

處理方案。補充勘探及調查分析認定鄭石高速公路26標1號涵開裂原因是地基不均勻沉降引起的。在此基礎上，決定采用無砂混凝土小樁技術進行加固處理。設計樁總數(shù)為175根,設計樁徑d=130mm，樁端落在卵石層內不少于200mm。注漿管采用φ45mm(壁厚3mm)的無縫鋼管。

施工簡介。由于在涵洞頂部成孔時要穿透回填的雜石土，成孔較困難，經(jīng)常有塌孔現(xiàn)象，小樁施工中采用了泥漿護壁。填石采用粒徑5～10mm級配良好的碎石。注漿采用水泥漿與水泥比為O.8，第一次和第二次注漿的間隔時間控制為2～3h，且第二次注漿時壓力不小于lMPa，實際施工每米樁長的水泥用量大致在45～75kg之間。沉降監(jiān)測及結果。加固施工開始于2007年1月24日，結束于2007年4月24日。在加固施工過程中，沉降監(jiān)測結果表明，拱腳仍處于沉降變形之中，并有速率增大的現(xiàn)象。最大單日單點沉降量達2.2mm(2007年3月10日，晚6點)。

2007年4月25日后開始回填，2007年5月1日通車。其后，沉降監(jiān)測工作持續(xù)進行至2007年7月9日結束，此時，鄭石高速公路26標1號涵沉降已進入穩(wěn)定期。

3.2 結果分析

①鄭石高速公路26標1號涵從5月26目前后開始，逐漸進入沉降穩(wěn)定期；東西拱腳沉降發(fā)展趨勢相近，但絕對沉降值懸殊：西拱腳與東拱腳最大差值近70mm。差異沉降是鄭石高速公路26標1號涵拱頂及洞內地面沿涵洞進深方向裂縫的形成與發(fā)展原因。②經(jīng)過無砂混凝土小樁技術處理，鄭石高速公路26標1號涵差異沉降逐漸停止，裂縫不再發(fā)展，實現(xiàn)了控制裂縫發(fā)展，加固涵洞的根本目的，顯示了該項技術在同類工程中應用的技術優(yōu)勢。③鄭石高速公路26標1號涵在4月10日～5月10日這一段時間內沉降速率陡增。西端拱腳的沉降增大了約．40mm原因分析如下：為了實現(xiàn)“五一”通車，在無砂混凝土小樁施工完成后隨即進行了回填，填土速率較快，回填過程中壓路機的振動作用，無砂混凝土小樁強度的不足，成孔過程中土層中含水量增加等因素綜合作用導致上述結果。

結論：

①采用無砂混凝土小樁技術進行高填方路基的加固有施工方便，加固效果好，工后沉降穩(wěn)定速度快等技術優(yōu)勢。

②在施工過程要嚴格控制沖孔的用水量，回填土的時間和速率，以防止沉降量的過量增大。

參考文獻

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