淺析都九高速公路C8段冒砂、涌水現(xiàn)象與處理方案

■李麗華 謝德芳

（九江地質(zhì)工程勘察院 江西九江 332000）

淺析都九高速公路C8段冒砂、涌水現(xiàn)象與處理方案

■李麗華 謝德芳

（九江地質(zhì)工程勘察院 江西九江 332000）

近年來隨著國家加大對交通基礎設施的投入，建成了一大批跨海、跨江、跨湖大橋。在施工過程中，復雜路基段有的出現(xiàn)了冒砂、涌水以及沉陷等問題。文章對都九高速公路C8段冒砂、涌水現(xiàn)象進行了原因分析并提出了切實可行的處理方案。

冒砂冒水砂土液化CFG樁復合地基

0 前言

都昌至九江高速公路（簡稱都九高速以下同），是江西省規(guī)劃的2020年高速公路網(wǎng)絡的重要組成部分，東起杭瑞高速九景段，西接福銀高速南九段。線路大致呈東西走向全長52.50公里。施工單位在清理路基表層過程中，C8段發(fā)生冒砂、冒水等現(xiàn)象。

本勘察采用鉆探方法。完成鉆孔44個，總進尺為715.3米，取擾樣57組，原樣38個，原位測試204次。揭露下伏巖性為第三系新余群（E1-2xn）紅色碎屑巖系。對不同地層結構中的巖性從上至下，由新至老進行分述。

①填土（Qml）：為本次筑路所填。黃褐色，填料主要有粘性土及淤泥質(zhì)土，堆積時間約1個月，未完成自重固結，松散狀，均勻性好。

②1粉質(zhì)粘土（耕植土）（Q4al）：黃褐色，可塑狀，含少量植物根系，絮狀結構，干強度中等，韌性中等，稍有光澤，無搖震反應。

②2淤泥質(zhì)土（Q4al）：原為耕植土，因拋荒而呈沼澤化，灰黑色。

③中砂（Q4al）：褐黃色，松散狀，飽和，成分主要為中粒石英砂。④1淤泥質(zhì)土（Q4al）：灰黑，軟塑狀，含約5%-10%的有機質(zhì)。

④2淤泥質(zhì)土（暗浜土）（Q4al）：灰黑，軟塑狀，含約5%-10%的有機質(zhì)。

⑤卵石（Q4al）：灰、雜色，粒徑多為2-4cm，顆粒級配不良，呈亞圓形，磨圓度一般，單粒狀分散排列。

⑥中砂（Q3al）：褐黃色，青灰色，稍密狀，飽和。

⑦粉質(zhì)粘土（Q3al）：分布在平原區(qū)、垅谷部位的上部，灰褐、黃褐、淺灰綠色。

1 冒砂、冒水現(xiàn)象及原因分析

1.1 冒砂、冒水現(xiàn)象

都九高速星子K43+700至K44+000段主線路面在清除表層耕植土后，堆填厚度1-2m的填土層，主線兩側(cè)施工便道，因施工的機械重載車輛正常經(jīng)過，四周多處出現(xiàn)冒砂與冒水現(xiàn)象，如同沼澤洼地，現(xiàn)場一片泥濘，如圖1所示。

1.2 冒砂、冒水現(xiàn)象原因分析

1.2.1 現(xiàn)象分析

冒砂、冒水現(xiàn)象多發(fā)生于地震時段，飽和砂土在地震應力反復作用下，砂粒間相互位置調(diào)整而逐漸趨于密實，砂土變密實勢必排水。

1.2.2 液化判別

1.2.2.1 影響砂土液化的因素

根據(jù)已有經(jīng)驗表明，影響砂土液化最主要的因素為：土顆粒粒徑、砂土密度、上覆土層厚度、地面震動強度和地面震動的持續(xù)時間及地下水的埋藏深度。

1.2.2.2 砂土液化條件

圖1 冒砂、冒水現(xiàn)場圖片

根據(jù)《公路工程抗震規(guī)范》JTGB02-2013第4.3.2規(guī)定：上覆非液化土層厚度或地下水埋藏深度符合下列條件之一可列為不液化。

本勘察區(qū)內(nèi)dw=0～1.2m，取0.6m；du取0m；db取7m，均代入上述公式后，均不符上述條件，因而不能判定不液化或需考慮液化影響。

根據(jù)4.3.3條規(guī)定，采用液化判別標性貫入錘擊數(shù)臨界值的計算

本次勘察區(qū)內(nèi)，N0取6擊；pc黏粒含量均小于3，取3；ds取實際貫入的深度，代入（4.3.3-1）公式。

根據(jù)4.3.4條規(guī)定：探明各液化土層的深度和厚度，計算每個鉆孔的液化指數(shù)，劃分地基的液化等級。液化指數(shù)按下式計算：

本次勘察區(qū)內(nèi)針對每個有液化的鉆孔均計算了液化指數(shù)，有液化現(xiàn)象的鉆孔，中砂層厚中點深度均小于5，Wi取10，di取每個有鉆孔中相鄰的上、下兩標貫試驗點深度差的一半，以ZK5為例，標貫深度在5.65-5.95m，相鄰上面的標貫試驗點深度為3.65，相鄰下面的標貫深度為9.05，di取值為,1.35。標貫深度在8.75-9.05m，相鄰上面的標貫試驗點深度為5.95，下界不深于液化深度取9.05，di取值為1.55，通過對標準貫入試驗點的總數(shù)計算求和，IlE等于5.28，根據(jù) 《公路工程抗震規(guī)范》（JTG B02-2013）表4.3.4地基液化等級判別，液化指數(shù)5

2 液化砂土路基處理與加固方案

2.1 路基處理與加固方法比較

液化砂土路基處理與加固方法比較多，有振沖、振動加密、擠密碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁、水泥土攪拌法、高壓噴射攪拌樁法及換土等方法。將部分處理方法進行比較如下：

（1）振動置換法：其原理是利用振沖器在高壓水流作用下邊振邊沖在地基中成孔，在孔內(nèi)填入碎石，卵石等粗粒料且振密成碎石樁。碎石樁與樁間土形成復合地基，以提高承載力，減小沉降。

（2）擠密砂石樁法：其原理是采用沉管法或其他方法在地基中設置砂樁、碎石樁，在成樁過程中對周圍土層產(chǎn)生擠密，被擠密的樁間土和砂石樁形成復合地基，達到提高地基承載力和減小沉降的目的。

（3）水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法：其原理是通過振動沉管成孔，灌注水泥、粉煤灰、碎石、中粗砂混合料，形成水泥粉煤灰碎石樁（CFG），振動沉管對樁間土有擠密作用，樁與樁間土、墊層形成CFG樁復合地基，可提高地基承載力，減少沉降。

2.2 路基處理與加固方案的建議

根據(jù)本場地的巖土性質(zhì)并結合本工程施工特點，通過上述各種方法比選，建議采用水泥粉煤灰碎石樁為宜。

2.2.1 CFG樁原理及施工要點

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用振動沉管打樁機或其它成樁機具制成的一種具有一定粘結強度的樁。

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-327-2