公路邊坡加固施工中碎石樁技術(shù)的應(yīng)用

王懷鋒+馮冠軍

摘 要： 在基礎(chǔ)形變下，利用樁、土變形協(xié)調(diào)，大多數(shù)荷載將向碎石樁體傳遞，將大大降低土體負(fù)荷，改善濕陷地基使用性能。除此之外，碎石樁能夠有效增強(qiáng)黃土密實(shí)度，降低孔隙比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)濕陷性消除、壓縮性減小及抗震性能提升的目的。為此，本文通過具體工程案例，對(duì)濕陷性黃土路塹邊坡加固施工中碎石樁施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞： 濕陷性黃土；路塹邊坡加固；碎石樁

伴隨公路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不僅拉動(dòng)了沿線經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，也為人們?nèi)粘３鲂刑峁┝吮憷?，為保證公路運(yùn)輸安全性能，需要不斷應(yīng)用新技術(shù)、新工藝有效提高公路工程路基穩(wěn)定性及行車舒適度。路基施工在公路工程建設(shè)中占據(jù)著重要的地位，若路基穩(wěn)定性不能達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)影響公路工程使用壽命，還會(huì)危險(xiǎn)過往車輛通行安全。目前，碎石樁在路基邊坡加固施工中應(yīng)用極為廣泛，且具有良好耐久性和穩(wěn)定性，能夠有效提高路基承載力。在具體施工過程中應(yīng)結(jié)合公路工程實(shí)際情況，選取合適的施工參數(shù)，規(guī)范施工工藝，保證路基邊坡施工質(zhì)量，促進(jìn)公路運(yùn)輸事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

一、工程案例分析

某公路工程試驗(yàn)段總長度為200m，起止樁號(hào)為K33+038～K33+238。本工程有路塹通過，28m為中心挖方高度，二級(jí)防護(hù)為其擋墻防護(hù)，一級(jí)防護(hù)為漿砌片石加支撐盲溝，骨架護(hù)坡為二級(jí)防護(hù)。施工檢測發(fā)現(xiàn)有4條寬度為20～40mm的裂縫存于片石護(hù)坡上，除此之外擋墻、護(hù)坡接觸部位出現(xiàn)鼓包變形。該施工段地質(zhì)按照由上到下的順序地層情況為黃土—卵石土—砂巖，工點(diǎn)范圍地下水埋深在18m以上。

二、路基加固原理

碎石、水泥等為碎石樁的主要材料，其拌和比例為碎石：水泥：粉煤灰=8：1：1，均勻攪拌后向樁孔內(nèi)灌注，和附近黃土構(gòu)成復(fù)合地基，黃土附近自由結(jié)合水可被粉煤灰、水泥充分吸收，進(jìn)而降低土的含水量，減弱黃土收縮濕陷性，增強(qiáng)土的密實(shí)度。

1、良好密實(shí)度的碎石樁可選用樁體體積一致的軟弱黃土替代，與附近黃土相比，樁強(qiáng)度、抗變形性能較高，因此，可有效改善樁和樁間黃土形成的復(fù)合地基性能，降低沉降量，提升地基整體穩(wěn)定性、抗破壞能力。

2、增加土層密實(shí)度，可有效提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。不斷增加標(biāo)貫擊數(shù)，實(shí)現(xiàn)土層自身抗液化能力有效提升。除此之外，碎石樁排水性能良好，可加快擠壓作用下產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散速度，減少孔隙水壓力上升幅度，并能夠?qū)堕g土抗液化能力有效提升。

3、通過試驗(yàn)得出，在黃土影響范圍內(nèi)改性樁為其樁直徑5倍，1m為設(shè)計(jì)樁間距，為此，樁的影響范圍相互重疊，以此達(dá)到路基穩(wěn)定性提升的目的。

三、公路邊坡加固施工中碎石樁施工工藝

1、選擇施工方案

振動(dòng)成樁、錘擊成樁為成樁的主要類型，振動(dòng)成樁可影響其周圍建筑物，該施工場地與民房相近，為磚土結(jié)構(gòu)，具有較差穩(wěn)定性。為確保周圍建筑物安全，可選取錘擊成樁法進(jìn)行施工，該施工法影響較小。單管成樁與雙管成樁作為錘擊成樁法的主要類型，單管成樁法需進(jìn)行鋼筋混凝土錐形樁尖預(yù)制，將嚴(yán)重浪費(fèi)材料，并會(huì)對(duì)工期造成一定影響。同時(shí)，需按照拔管速度進(jìn)行樁身連續(xù)性控制，操作難度大，且樁身密實(shí)度不合理。通過分析對(duì)比，雙管成樁優(yōu)勢(shì)較大，如浪費(fèi)小、成樁快，便于操作，可對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行有效控制，基于以上分析，本文選取雙管錘擊碎石樁進(jìn)行施工。

2、施工準(zhǔn)備

施工前，需及時(shí)將護(hù)坡漿砌片石清理干凈，根據(jù)現(xiàn)有坡度進(jìn)行工作平臺(tái)開挖，寬度為3m，且完成上部開挖的支撐防護(hù)作業(yè)。同時(shí)，進(jìn)行樁位測量布設(shè)，合理控制樁孔間距，布設(shè)形狀為等邊三角形，施工樁位偏差控制在5cm以內(nèi)。根據(jù)碎石：石灰：水泥：河砂：水=58：：1：10：18：4比例合理拌制材料。

3、樁基選擇、就位

本工程選取起重能力為300kN的柴油打樁機(jī)，其樁錘為15kN。同時(shí)，選取無縫鋼管作為護(hù)筒，為6mm壁厚，并進(jìn)行芯管配置。芯管施工前需進(jìn)行合金短刃開口鋼靴樁尖的安裝，320mm為護(hù)筒直徑，300mm為芯管直徑，1.5m為芯管長度。

為避免制樁施工過度影響樁間土，可選取間隔制樁法進(jìn)行施工。樁機(jī)就位后，樁管尖端應(yīng)與布設(shè)后的樁位對(duì)準(zhǔn)，保證尖端和孔位中心偏差控制在2cm以內(nèi)。

4、錘擊造孔

開啟柴油樁錘，向土層內(nèi)一起打入內(nèi)外管，直至滿足設(shè)計(jì)深度，終孔后即可實(shí)施清孔作業(yè)。以外管投料口不堵塞為準(zhǔn)，將內(nèi)管拔起，并將料口打開，向外管內(nèi)裝入碎石。隨后將投料口關(guān)閉，放下內(nèi)管將其壓在外管內(nèi)碎石面上，并將外管拔起，保證外管上端接觸內(nèi)管、樁錘。樁錘施工中，合理控制樁底第一次投料量，隨后進(jìn)行錘擊壓實(shí)作業(yè)，確保樁底密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求。

5、連續(xù)造樁

內(nèi)管拔起后，將碎石添加至外管內(nèi)，合理控制各次投放料，并做好錘擊壓實(shí)作業(yè)，確保樁密實(shí)度符合施工要求。重復(fù)以上工序，直到拔管與樁頂相近。

6、封頂成樁及回填封閉

制樁滿足樁頂需求后，需及時(shí)進(jìn)行錘擊壓實(shí)到地面，進(jìn)行封頂施工，要求在-10cm以內(nèi)控制有效樁長偏差。全部樁孔封頂成樁后，需立即進(jìn)行改良土回填施工，并做好夯實(shí)作業(yè)及干砌片石勾縫封閉施工。

四、公路邊坡加固施工中碎石樁施工質(zhì)量控制

1、樁身連續(xù)性。拔管過程中不存在拔空管，則不會(huì)出現(xiàn)斷樁問題，保證樁身具體連續(xù)性。如樁忽然快速下降，將產(chǎn)生傾斜問題，通常這種情況就屬于樁尖劈裂，如樁無法下沉或回跳問題多，則需將芯管拔出，查看巖石粉末是否存在，隨后再次連續(xù)選取樁錘進(jìn)行3到5次擊打施工，如中間無小塊巖石夾雜，則再次連續(xù)進(jìn)行多次擊打，如無法擊破即可確定該樁滿足設(shè)計(jì)要求。

2、質(zhì)量檢測。將試驗(yàn)樁附近土體挖除后通過測量結(jié)果顯示，有效樁徑滿足設(shè)計(jì)要求，且具有良好成樁效果。黃土濕陷性消除是該工程碎石樁施工的主要目的，但并沒有對(duì)復(fù)合地基承載力做定量分析，為此，可選取標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行樁身抽檢，對(duì)其密實(shí)度進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，得出樁身具有良好密實(shí)度。

本工程選用級(jí)配碎石（10—30mm粒徑）作為樁體材料，因具有15%天然黃土含水量，為此，必須有效控制碎石含水量，通常選取的級(jí)配碎石含水量為9%左右。施工前需先進(jìn)行試樁施工，所需數(shù)量為7到9根，通過試驗(yàn)確定施工參數(shù)。按照由兩側(cè)到中間的順序進(jìn)行工作平臺(tái)施工，各級(jí)工作平臺(tái)開挖順序?yàn)閺南轮辽?，按照施工現(xiàn)場具體情況進(jìn)行工作平臺(tái)寬度的確定。如存在拔空管問題，則再次進(jìn)行原位沉管投料施工，也可在其周圍補(bǔ)打一根樁。

3、整治效果。本工程打樁總量為389根，2300m為其總長度，2年后檢查發(fā)現(xiàn)，本護(hù)坡工程仍具有良好穩(wěn)定性，沒有產(chǎn)生濕陷滑坡問題，施工效果良好。

五、結(jié)束語

綜上所述，路基兩側(cè)的坡面部分即為路基邊坡，其作用為避免水流沖刷及穩(wěn)定路基，為達(dá)到良好防護(hù)及加固效果，必須合理選取防護(hù)措施。碎石樁作為公路邊坡加固施工技術(shù)之一，其技術(shù)水平的高低將嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。為此，必須嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場具體情況，規(guī)范施工工藝，全面提升工程質(zhì)量?！?/p>

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