干拌混凝土夯擴(kuò)樁在路基沉陷中的應(yīng)用

白永忠

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

1 工程概況

龍城高速公路起點(diǎn)位于龍白村，設(shè)龍白樞紐與太舊高速公路相接，沿晉中市榆次區(qū)東南側(cè)，與太長(zhǎng)高速公路十字交叉后，再經(jīng)太谷縣、祁縣，終點(diǎn)位于祁縣城趙鎮(zhèn)修善村，設(shè)城趙樞紐與大運(yùn)高速公路夏祁段相接，全長(zhǎng)71.588 km。2011年夏季雨量較大，致使該公路K2+205～K2+270高填方路堤沉降，最大沉陷深度20 cm～30 cm，經(jīng)專家組現(xiàn)場(chǎng)研究決定采用“干拌混凝土夯擴(kuò)樁”進(jìn)行處理。到目前為止，加固后的路堤未出現(xiàn)新的沉陷，說明該處理方案取得了效果。

2 現(xiàn)場(chǎng)情況

K2+220～K2+237段已經(jīng)完成土方填筑，路基長(zhǎng)度17 m，填土高度16.5 m，路基沉陷寬度:路基邊緣處各向路基中央偏1.0 m，共計(jì)31.5 m，最大沉陷深度20 cm～30 cm。

路基土為壓實(shí)填土，主要是亞粘性黃土，含水量在11%～16%之間。

3 干拌混凝土夯擴(kuò)樁工程實(shí)施

3.1 干拌混凝土夯擴(kuò)樁的計(jì)算公式

1)樁間距 L=0.95DλcPdmax/(λcPdmax－P')。

其中，D為樁孔直徑，mm;λc為路基擠密后樁間土的平均壓實(shí)系數(shù);Pdmax為樁間土的最大干密度，t/m3;P'為路基擠密過程中樁間土的平均干密度，t/m3;L為橫向樁間距，mm;H為縱向?yàn)?.866L，mm。

經(jīng)過計(jì)算結(jié)果為L(zhǎng)=90 cm，h=80 cm(計(jì)算時(shí)平均壓實(shí)系數(shù)為93%)。

2)施工中夯擴(kuò)樁樁位呈梅花形布置，樁間距90 cm，排距80 cm，成孔直徑150 mm，樁長(zhǎng)5.0 m(見圖1，圖2)，要求施工完后的夯擴(kuò)樁直徑不小于200 mm，干拌混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為夯擴(kuò)樁C20混凝土。

圖1 夯擴(kuò)樁樁位平面布置示意圖（單位：m）

3)夯擴(kuò)樁樁孔路面以下50 cm范圍內(nèi)采用C20細(xì)石混凝土封孔。

4)經(jīng)試驗(yàn)夯擴(kuò)樁采用的C20混凝土配合比為:水泥(P.O32.5)∶中粗砂∶1 cm ～2 cm 碎石 =330∶710∶1185(質(zhì)量比)。

5)采用干拌混凝土夯擴(kuò)樁擠密處理后，樁間土最小干密度不小于1.5 t/m3，樁間土的平均壓實(shí)系數(shù)不小于0.93，樁體極限承載力大于260 kPa。

圖2 夯擴(kuò)樁處理斷面示意圖（單位：m）

3.2 施工技術(shù)要求

施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備階段→測(cè)量放線→鉆機(jī)就位→鉆孔成孔→填料夯實(shí)→采用混凝土封孔。

1)樁位測(cè)量:根據(jù)設(shè)計(jì)圖，按照設(shè)計(jì)的樁號(hào)、排距及樁距進(jìn)行樁位測(cè)量，正式施工前，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試樁，以確定最佳夯擊次數(shù)。

2)成孔:采用地質(zhì)鉆機(jī)XY-100型鉆孔，孔徑150 mm，孔深5 m，鉆機(jī)應(yīng)保持垂直，誤差控制在0.5°以內(nèi)，樁孔垂直度偏差小于1.5%。

3)拌和:按照試驗(yàn)過的施工配合比采用滾筒式攪拌機(jī)將碎石、中粗砂、水泥混合料干拌，隨拌隨用，混合料應(yīng)拌和均勻，嚴(yán)禁人工拌和，拌和后2 h內(nèi)必須成樁，否則當(dāng)廢料處理。

4)填料夯擊:樁身夯填前，先將孔底進(jìn)行夯實(shí)處理5遍，然后將拌合料裝入特制高250 mm、直徑150 mm計(jì)量筒內(nèi)計(jì)量后填入孔內(nèi)，每次回填虛鋪厚度為15 cm～25 cm;夯擴(kuò)時(shí)用重120 kg重錘，落距大于1.2 m，經(jīng)試驗(yàn)樁確定，至少夯擊12次以上到密實(shí)。

5)每根樁完成至路面30 cm～60 cm時(shí)，在配好的干拌細(xì)石混凝土中加入適量的水成為有坍落度的混凝土封孔，坍落度要不大于1.5 cm，封孔時(shí)必須振搗密實(shí)并原漿收光表面。

6)打樁時(shí)必須采用隔排隔樁跳打順序，采取防雨措施，防止拌合料被雨水淋濕。

7)嚴(yán)格控制拔管速度，速度應(yīng)控制在0.8 m/min以內(nèi)。

3.3 施工質(zhì)量控制

1)原材料檢測(cè)。

水泥細(xì)度不小于3000、安定性必須合格、初凝時(shí)間不小于3 h和終凝時(shí)間不小于6 h、水泥28 d抗壓強(qiáng)度不小于42.5;集料壓碎值小于25、含泥量小于5%、針片狀含量4.75 mm～9.5 mm小于20;另外拌和料生產(chǎn)配合比檢測(cè)、強(qiáng)度試驗(yàn)。

2)施工機(jī)具控制。

要保證XY-100型鉆機(jī)工作狀態(tài)連續(xù)、完好。

3)施工過程質(zhì)量控制。

成孔質(zhì)量(孔位、孔徑、孔深、樁孔垂直度)檢驗(yàn)，每次拌合料回填計(jì)量和夯實(shí)的落距及夯擊次數(shù)檢查，打樁順序檢查。成孔深度不小于設(shè)計(jì)深度，成孔直徑不小于設(shè)計(jì)樁徑，鉆孔和回填時(shí)由路邊向路中隔排進(jìn)行，成孔垂直度控制在1.5%以內(nèi)，中心偏位小于50 mm，起到擠密路基土的作用;如在成孔時(shí)有縮孔現(xiàn)象，可以在施工過程中加入適量水泥，多次沖擊以保證成孔質(zhì)量，并在成孔后立即回填。

4)樁體完整性檢驗(yàn)。

經(jīng)過每天的動(dòng)力觸探試驗(yàn)，N63.5為45擊～50擊，大于30擊，說明施工質(zhì)量較好，根據(jù)抽芯結(jié)果，干密度為27.2 t/m3～27.4 t/m3，壓實(shí)系數(shù)為0.97左右，滿足規(guī)范要求。夯擴(kuò)樁施工完成后進(jìn)行鉆孔抽芯和用物探方法進(jìn)行無破損檢測(cè)，對(duì)夯擴(kuò)樁的完整性、樁芯強(qiáng)度以及連續(xù)性進(jìn)行施工質(zhì)量評(píng)定;安排專人經(jīng)過三個(gè)月以上的沉降變形觀測(cè)，結(jié)果表明裂縫不再繼續(xù)發(fā)展，沒有新的超過規(guī)范的沉降，說明處理效果在可以控制的范圍內(nèi)，路基沉降變形趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

采用干拌混凝土夯擴(kuò)樁處理路基沉陷具有以下幾種優(yōu)點(diǎn):

1)在施工工藝方面:根據(jù)工程實(shí)踐來看夯擴(kuò)樁所采用的機(jī)械設(shè)備可以是各種小型的常規(guī)設(shè)備，實(shí)際施工時(shí)所占用的場(chǎng)地面積相對(duì)比較小，而且機(jī)動(dòng)靈活性比較強(qiáng)，施工速度快，一天能完成，工藝流程簡(jiǎn)單。

2)在加固效果方面:施工中采用干拌混凝土擴(kuò)樁可以使樁周圍的土更加擠密，使樁端面積增大40%～200%，在路基當(dāng)中形成復(fù)合地基，大大的增加了土的承載力。目前龍城高速正在試運(yùn)營(yíng)期間，效果還不錯(cuò)。

3)在經(jīng)濟(jì)效益方面:采用干拌混凝土夯擴(kuò)樁處理路基沉陷，施工規(guī)模比較小，處理速度比較快，多個(gè)工作面組織多個(gè)作業(yè)班組可以同時(shí)施工，不會(huì)損壞原有路面，不需要中斷交通只進(jìn)行臨時(shí)交通管制，節(jié)省了工程投資;經(jīng)過測(cè)算，能節(jié)省費(fèi)用大約20%～30%。

［1］JGJ 94-94，建筑樁基建設(shè)規(guī)范［S］.

［2］JGJ/T 135-2001，復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.