高速公路軟土路基處理技術(shù)及應(yīng)用
2011-12-23
1、工程概況
本文選取某高速公路標(biāo)段線路長(zhǎng)5.04km，經(jīng)過(guò)勘察設(shè)計(jì)：第一層，耕殖土層，厚0.5-1.5m灰黃或灰褐色，由淤泥質(zhì)土及亞粘土組成，濕、可塑；第二層，淤泥層.厚1.3-4.8m，灰黑色，粘性好，飽水、流塑，局部夾薄層細(xì)砂；第三層，淤泥質(zhì)細(xì)砂層，厚3.2-8.1m，灰或灰黑色，粉細(xì)砂含量占總重的80%，飽水、松散，含少量貝殼；第四層，淤泥層，在地質(zhì)勘探報(bào)告上未見(jiàn)底，灰黑色，粘性好，飽水、流塑狀態(tài)，局部夾薄層細(xì)砂。
由于全線軟土路基較多，在設(shè)計(jì)中對(duì)軟土小于4.5m地段采用換填處理，對(duì)于軟土大于4.5m地段采用攪拌樁復(fù)合地基處理，攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)主要可以分為6個(gè)路段：k1+105~k1+328段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8.5m，2800余根；k1+861~k2+428段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)7.9m，1500余根；k2+640~k2+980段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6.4m，1800余根；k3+206~k3+600段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6.0m，1040余根；K3+880~k4+300段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6.5m，1600余根；k4+420~k4+960段，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)6.5m，2600余根；設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)總數(shù)20余萬(wàn)米。
2、攪拌樁加固軟土路基特點(diǎn)
（1）應(yīng)用的土質(zhì)條件范圍廣，水泥土攪拌樁技術(shù)可以應(yīng)用于淤泥質(zhì)土、淤泥、粘性土、人工填土或雜填土等地基的加固，該法比其它方法在各種土質(zhì)條件下的適用性及加固效果具有更大的優(yōu)越性；
（2）水泥土攪拌樁技術(shù)應(yīng)用的工程范圍廣，目前已應(yīng)用的領(lǐng)域有鐵路、高速公路、市政工程、工業(yè)廠房、民用住宅的軟土加固和基坑開(kāi)挖的圍護(hù)工程等；
（3）水泥土攪拌樁技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)類(lèi)型多，目前應(yīng)用的基礎(chǔ)類(lèi)型有條形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)、杯形基礎(chǔ)（獨(dú)立基礎(chǔ)）等；
（4）水泥土攪拌樁技術(shù)施工機(jī)械設(shè)備輕巧、靈活，施工作業(yè)簡(jiǎn)便，且低壓操作，安全可靠，無(wú)污染，無(wú)振動(dòng)，無(wú)噪聲，無(wú)環(huán)境污染，且對(duì)地基及周?chē)ㄖ飻_動(dòng)?。?br />
（5）水泥土攪拌樁技術(shù)以粉體作為加固料，可以充分地吸取地下水，有利于軟土的固結(jié)；
（6）水泥土攪拌樁技術(shù)將固化劑和原位軟土就地?cái)嚢杌旌希蚨畲笙薅鹊乩昧嗽?，無(wú)須開(kāi)采原材料，大量節(jié)約資源；
（7）水泥土攪拌樁技術(shù)對(duì)土體加固后重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降。
3、水泥土攪拌樁施工工藝探討
（1）室配試驗(yàn)
應(yīng)在加固的軟弱地基，采用鉆探等方法采集必要數(shù)量的代表性土樣，試料土含水量應(yīng)根據(jù)同一地壓至少3處取樣試驗(yàn)結(jié)果確定，試料土制備應(yīng)滿(mǎn)足下列要求；除去土中所夾有的貝殼，樹(shù)枝，草根等雜物；以現(xiàn)場(chǎng)施工為目的的室內(nèi)配合比試驗(yàn)應(yīng)采集保證天然含水量的擾動(dòng)土；當(dāng)采用風(fēng)干土試料時(shí)，土料應(yīng)粉碎，過(guò)5mm篩，室內(nèi)加水至相當(dāng)于天然含水量的試料土，放置24h，并防止水分蒸發(fā)；水泥用量應(yīng)按施工圖設(shè)計(jì)文件要求取中值、以及標(biāo)準(zhǔn)值等三個(gè)水泥用量進(jìn)行試驗(yàn)。
（2）試樁
為了取得良好的地基加固效果，施工前須做好有關(guān)資料的收集。實(shí)地清理，室內(nèi)配合此試驗(yàn)，地基加固設(shè)計(jì)計(jì)算和施工工藝性設(shè)計(jì)。在施工中要按工藝設(shè)計(jì)要求和操作規(guī)程嚴(yán)格控制?；彝恋臄嚢柰ǔＳ猛馏w中任一點(diǎn)經(jīng)鉆頭攪拌次數(shù)N和單位時(shí)間內(nèi)的噴出量來(lái)表征，它是影響地基加固效果的重要因素。
根據(jù)室內(nèi)配合比試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)對(duì)不同的地質(zhì)條件，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁，宜在室內(nèi)配合比試驗(yàn)28d強(qiáng)度確定的進(jìn)行。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)選定的配合比用量，每延米增減5kg進(jìn)行工藝性試樁，3種水泥用量各試打10-15根并對(duì)每種水泥用量的樁取2根進(jìn)行取芯檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定施工用配合比，工藝性試樁的目的量；通過(guò)試樁應(yīng)掌握下鉆及提升的困難程度，確定鉆頭進(jìn)入硬土層電流變化程度，確定合適的輸灰泵輸灰量；掌握水泥干粉經(jīng)輸灰泵到達(dá)攪拌樁噴灰的時(shí)間，掌握預(yù)攪下鉆速度，粉體攪拌樁機(jī)提升速度，攪拌下沉，復(fù)攪提升等施工參數(shù)。
（3）主要施工工藝
水泥土深層攪拌法施工工藝流程為：場(chǎng)地清理、測(cè)量放樣-攪拌機(jī)定位-預(yù)攪下沉-噴漿攪拌上升-重復(fù)攪拌下沉-重復(fù)攪拌上升-管道清洗-攪拌機(jī)移位。
1）攪拌機(jī)定位：起重機(jī)（或塔架）懸吊攪拌機(jī)到達(dá)指定樁位，對(duì)中并保證樁架垂直。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r(shí)，應(yīng)調(diào)整基座保持水平；
2）預(yù)攪下沉：?jiǎn)?dòng)攪拌機(jī)電動(dòng)機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架攪拌切土下沉，控制下沉速度，如下沉速度太慢，可從輸漿系統(tǒng)補(bǔ)給清水以利鉆進(jìn)；
3）制備水泥漿：待攪拌機(jī)下沉到一定深度時(shí)，開(kāi)始按設(shè)計(jì)確定的配合比制備水泥漿，待壓漿前將水泥漿倒入集料斗中；
4）提升噴漿和攪拌：攪拌機(jī)下沉到設(shè)計(jì)深度后，開(kāi)啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴邊攪邊提升，同時(shí)按設(shè)計(jì)確定的提升速度嚴(yán)格加以控制。一般提升速度不超過(guò)0.5m/min；
5）重復(fù)上、下攪拌：攪拌機(jī)提升至設(shè)計(jì)加固的頂面標(biāo)高時(shí)，集料斗中的水泥漿應(yīng)正好排完。為使軟土和水泥漿攪拌均勻，可再次將攪拌機(jī)邊旋邊沉入土中，至設(shè)計(jì)加固深度后再攪拌提出地面。重復(fù)次數(shù)視具體情況確定；
6）清洗：向集料斗中注入適量清水，開(kāi)啟灰漿泵，清洗全部管路中的殘存漿液至基本千凈，并將粘附在攪拌頭上的軟土清洗干凈；
7）移位：重復(fù)上述工藝步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。
4、施工質(zhì)量控制措施探討
（1）現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)予以平整，必須清除地上和地下一切障礙物。明派、暗塘及場(chǎng)地低洼處要抽水、清淤，分層夯實(shí)回填粘性土，不得回填雜土或生活垃圾。開(kāi)機(jī)前必須調(diào)試，檢查樁機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、輸漿是否正常。
（2）攪拌樁垂直度偏差不得大于1%，樁位布置偏差不得大于0.5m，樁徑偏差不得大于4%。
（3）施工前應(yīng)確定灰漿泵輸漿量的大小、灰漿經(jīng)輸漿管到攪拌機(jī)噴漿口的時(shí)間及起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求通過(guò)成樁試驗(yàn)，確定攪拌樁的配比等各項(xiàng)參數(shù)及施工工藝。
