CGMT 樁處理路基沉陷的應(yīng)用

趙 鵬

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

引言

濕陷性黃土廣泛分布于我國西北部地區(qū)，隨著西部地區(qū)尤其是寧夏回族自治區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在濕陷性黃土地區(qū)修建的公路工程項(xiàng)目越來越多。雖然在填筑路基時(shí)已對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行了處理，但由于公路沿線濕陷性黃土的厚度變化較大，加上地下水、地表水的來源較為復(fù)雜，造成的濕陷性黃土地區(qū)路基工后沉陷問題較為普遍。如何有效處理濕陷性黃土地區(qū)路基工后沉陷問題成為工程界的重要課題。王四巍等［1-2］通過室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)CGMT（干拌水泥碎石樁）樁的加固效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用CGMT 樁加固后路基的不均勻變形變小，路基的承載力和變形性能得到改善；陶弘等［3］通過工程實(shí)踐，對(duì)CGMT 樁用于舊路病害處理的問題進(jìn)行了研究，結(jié)果表明CGMT 樁對(duì)路基填料有明顯的擠密作用，并可有效降低路基內(nèi)的含水量；林承洲、苑偉強(qiáng)等［4-5］通過實(shí)際工程，對(duì)CGMT 樁的施工工藝進(jìn)行了研究，并總結(jié)了施工過程中的注意事項(xiàng)；趙鐵軍［6］通過實(shí)例分析對(duì)CGMT 樁加固路基的理論和方法進(jìn)行了研究，并提出了經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化措施；王紅梅和趙根根［7］以路基沉陷速率和壓實(shí)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)CGMT 樁處理濕陷性黃土路基沉陷的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明CGMT 樁可有效地減小路基的孔隙比，增加路基的壓實(shí)度，提高路基的承載能力。

1 依托工程

寧夏省道103 線同心至海原公路屬黃土丘陵地貌，區(qū)內(nèi)溝壑發(fā)育，沖溝橫斷面多呈“V”或“U”型溝谷。場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)為Ⅱ區(qū)，即隴東—陜北—晉西地質(zhì)分區(qū)。特殊性巖土主要為濕陷性黃土，且以馬蘭黃土為主，均為自重濕陷性黃土，濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

2 病害情況簡(jiǎn)述及分析

2.1 道路現(xiàn)狀

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，K12+980—K13+015 段下行線路基出現(xiàn)明顯沉陷，現(xiàn)場(chǎng)硬路肩內(nèi)側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫，縫寬約3～5 cm，長度約34 m，路肩邊部排水槽與手?jǐn)[卵石之間存在3～5 cm 寬裂縫。第一級(jí)邊坡有橫向滑移跡象，但第二級(jí)邊坡未發(fā)生明顯變形，路堤邊溝未發(fā)生明顯的位移變形。K12+900—K12+980 段下行線路基及左側(cè)排水設(shè)施沉陷明顯，沉陷區(qū)域目前采用瀝青混凝土填補(bǔ)，未出現(xiàn)路面裂縫。

2.2 鉆孔及試驗(yàn)結(jié)果

為探究路基沉陷的原因，于路基沉陷處布設(shè)5處鉆孔，并進(jìn)行采樣，見表1。

表1 鉆孔布置

根據(jù)鉆孔的結(jié)果顯示，路面以下0～6 m 均采用粉土、粉質(zhì)黏土、黃土狀粉土填筑。K13+000 處路基填土下為黃土及泥巖，依據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ 112—2013）規(guī)定，對(duì)該處泥巖取樣做自由膨脹率試驗(yàn)，結(jié)果顯示該處泥巖的膨脹率平均值為38.5%，屬無膨脹性土。由標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)果可知，K13+000 距路肩1.5 m 處路面以下1～12 m 擊數(shù)變化不大，其余4 個(gè)芯樣路面以下1～5 m，擊數(shù)偏低，在4～11 次；路面以下5 m 擊數(shù)明顯提高。

4 個(gè)鉆孔從路面以下2 m 起，每1 m 取的芯樣含水率基本偏高，K13+000 外側(cè)（裂縫左側(cè)）鉆孔的含水率比K13+000 內(nèi)側(cè)（裂縫右側(cè)）芯樣的含水率高，3 個(gè)路基邊坡下2 m 位置有2 處土樣含水率偏高，具體結(jié)果：K12+910 路面以下2～5 m 含水率偏高，為14.9%～21.6%；K12+958 路面以下2～8 m 含水率偏高，為15.5%～20.3%；K12+989 路面以下2～10 m 含水率偏高，為13%～21.4%；K13+000 距路肩1.5 m 路面以下2～20 m 含水率偏高，為14.4%～24.8%；K13+000 距路肩5 m 路面以下2～7 m 含水率偏高，為17%～21%，7～10 m 含水率正常，為11.3%～12.9%，K12+989、K13+000 的路基邊坡下2 m 土樣的含水率為19.4%～20%。

2.3 路面彎沉檢測(cè)

彎沉檢測(cè)采用貝克曼彎沉儀進(jìn)行，測(cè)試車采用雙軸、后軸雙側(cè)4 輪的BZZ-100 型標(biāo)準(zhǔn)車，并對(duì)行車道和超車道分別進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)間距為10 m。彎沉值檢測(cè)結(jié)果見表2，由結(jié)果可知，K12+900—K13+040 段左側(cè)行車道彎沉明顯大于驗(yàn)收彎沉值17.8，K12+960—K13+040 段左側(cè)超車道彎沉大于驗(yàn)收彎沉值17.8。

表2 彎沉檢測(cè)結(jié)果

2.4 路基沉陷原因分析

查閱施工圖資料得知，路基填筑時(shí)的填料最佳含水率為11.7%左右，但從芯樣的含水率檢測(cè)結(jié)果可知，沉陷段的路基含水率明顯偏高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該段路基前后為濕陷性黃土挖方路塹，邊溝采用現(xiàn)澆混凝土澆筑，截水溝、排水溝采用預(yù)制混凝土拼裝。由于自然降水從土體與混凝土間的縫隙滲入，引發(fā)黃土濕陷，導(dǎo)致排水設(shè)施的基底掏空，產(chǎn)生變形破壞。當(dāng)排水設(shè)施破壞后，自然降水便在破壞處形成漫流，沿填挖交界處滲入路基范圍內(nèi)，導(dǎo)致路基填料含水率增高。由于K13 處路基基底為黃土及泥巖，在水的作用下發(fā)生形變，引發(fā)該處的路基邊坡發(fā)生變形，導(dǎo)致路面與硬化土路肩之間產(chǎn)生縱向裂縫。由于裂縫的出現(xiàn)，路面水便從路面直接流入路基內(nèi)，進(jìn)一步加劇了路基含水率的升高，引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致路基沉陷嚴(yán)重。

3 處治方案

由于該段路基沉陷主要是由排水設(shè)施破壞導(dǎo)致路基含水率升高引發(fā)的，因此，處治時(shí)首先考慮修復(fù)和完善排水設(shè)施，降低路基的含水率。根據(jù)相關(guān)研究成果，CGMT 樁可在不開挖路面的條件下增加路基的承載力，同時(shí)吸收路基內(nèi)的水分，降低路基內(nèi)的含水率，因此，考慮采用CGMT 樁來處理該段的路基沉陷問題。

3.1 K12+900—K12+960 段

（1）該段長60 m，對(duì)行車道及硬路肩，采用CGMT 樁處理，樁底加長到原地面線下3 m。樁徑采用15 cm，正三角形布置，樁間距0.5 m。樁內(nèi)填料水泥∶石灰∶碎石∶石屑的建議重量比為0.5 ∶0.5 ∶6.7 ∶2.3，樁頂25 cm 封口采用C30 混凝土封閉。（2）銑刨硬路肩、行車道及超車道原有用瀝青混凝土加厚的部分，換填C15 混凝土。（3）銑刨、重新鋪筑硬路肩、行車道及超車道的瀝青混凝土面層。（4）重做路肩及波形梁護(hù)欄。（5）對(duì)邊坡防護(hù)及排水設(shè)施進(jìn)行修復(fù)加固。

3.2 K12+960—K13+040 段

（1）該段長80 m，對(duì)行車道、超車道及硬路肩，采用CGMT 樁處理，樁底加長到原地面線下3 m。樁徑采用15 cm，正三角形布置，樁間距0.5 m。樁內(nèi)填料水泥∶石灰∶碎石∶石屑的建議重量比為0.5 ∶0.5 ∶6.7 ∶2.3，樁頂25 cm 封口采用C30 混凝土封閉。（2）為更好地保證裂縫處路基的穩(wěn)定，自路基邊緣向內(nèi)5 m 范圍內(nèi)銑刨重做基層、底基層，基層開挖成臺(tái)階狀，基層臺(tái)階寬度25 cm；對(duì)行車道及超車道內(nèi)有沉陷的部分亦銑刨重做基層及底基層。（3）重新鋪筑硬路肩、行車道及超車道的瀝青路面面層。（4）最上一級(jí)6 m 邊坡及1 m 平臺(tái)采用40 cm 后漿砌片石防護(hù)，對(duì)其余防護(hù)、排水設(shè)施進(jìn)行修復(fù)。（6）重做路肩及波形梁護(hù)欄。

4 施工注意事項(xiàng)

（1）成孔后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填施工。在向孔內(nèi)填料前先夯實(shí)孔底3～5 錘，再進(jìn)行分層回填夯實(shí)。逐層以量斗定量向樁孔內(nèi)下料，每次虛填厚度不大于25 cm。（2）CGMT 樁回填夯實(shí)應(yīng)連續(xù)施工，每個(gè)樁孔一次性分層回填夯實(shí)，不得間隔停頓或隔日施工以免降低樁的承載力。（3）提升和反插的速度必須均勻。（4）施工過程中應(yīng)及時(shí)挖除樁管帶出的泥土，孔口泥土不得掉入孔中。（5）施工順序?yàn)閺募庸谭秶鷥?nèi)的外側(cè)向內(nèi)側(cè)連續(xù)施工。

5 結(jié)語

實(shí)施效果表明，CGMT 樁可有效提高路基的承載力并降低路基內(nèi)的含水率。針對(duì)濕陷性黃土地區(qū)因降水引發(fā)的路基沉陷問題，在加固完善排水措施的同時(shí)，宜優(yōu)先考慮采用CGMT 樁這種非開挖的加固處理措施。