高速公路改擴建工程高填方段地基處理方案淺析

李貴清　崔升波

摘要：主要介紹在高速公路改擴建工程中對于高填方路堤加寬段及匝道改建段，根據(jù)不同地質(zhì)采用不同的地基處理方案，及各種處理技術(shù)的施工參數(shù)，機械配備，施工工藝，質(zhì)量標準，質(zhì)量過程控制及注意事項等。

關(guān)鍵詞：高速公路；改擴建；地基處理。

1 概述

隨著我國交通運輸事業(yè)的迅速發(fā)展，原有高速公路通行能力及服務質(zhì)量已逐漸不能滿足需要，高速公路改擴建刻不容緩。由于大部分地段施工方案都為兩側(cè)加寬，特別是服務區(qū)匝道改建要求保證高速公路正常運營，施工時間短，無工后沉降期。因此在填方路段特別是對于填高大于4m的路段，如何保證新舊路基搭接，減少新填路基的工后沉降，保證施工質(zhì)量，根據(jù)不同地質(zhì)情況采取了不同處理措施，取得了良好的效果。

2 方案選擇

根據(jù)不同地質(zhì)情況，采用不同的加固方法，組成復合地基，提高原有地基承載力，減少沉降。

對于平原區(qū)，地下水位較高，采用粉噴樁及CFG樁進行處理；黃土區(qū)，濕陷性黃土區(qū)采用灰土擠密樁進行處理，非濕陷性黃土區(qū)采用CFG樁進行處理。

3 施工方案

3.1 灰土擠密樁

作用機理：

土中成孔時，樁孔內(nèi)原有土體被強制側(cè)向擠出，使樁周一定范圍內(nèi)的土層受到擠壓，擾動和重塑，樁周形成硬殼，樁管拔出后，樁前土部分回彈松弛，在樁孔填料夯實后，對樁壁再次產(chǎn)生水平擠壓，使回彈土體再次擠回硬殼層內(nèi)，加之灰土與擠密土接觸面凹凸不平，且硬化后的灰土具有一定的抗剪強度，對樁前土體起側(cè)向約束作用，阻止土的側(cè)向位移。

施工布置：

灰土擠密樁布置在路基高度>4米的地基處理段，平面布置為等邊三角形布置，邊長為120cm，樁徑50cm。處理深度根據(jù)地質(zhì)勘探結(jié)果，樁長要超過濕陷層0.5-1米，三門峽服務區(qū)濕陷層厚11米左右，確定樁長為12米。

施工工藝：成孔采用柴油錘振動沉管法，小型機械夯填。成孔后，地基土宜接近最優(yōu)（或塑限）含水量，當土的含水量低于12%時，宜對擬處理內(nèi)的土層進行增濕。成孔和孔內(nèi)回填土應符合要求：成孔從外向里間隔1-2孔進行；向孔內(nèi)填料前，孔底應夯實，并抽樣檢查孔的直徑、深度和垂直度；樁孔容許偏差：樁孔位置偏差不大于5cm；垂直度偏差不大于2%；成樁后樁徑、樁孔深度不得小于設計值。孔經(jīng)檢驗合格后，向孔內(nèi)分層填入篩好的3：7石灰土，并分層夯實，壓實度96%。

質(zhì)量檢驗:成孔后應按下列項目檢查樁孔的質(zhì)量；樁位、樁徑深度及樁身垂直度是否超過容許偏差值；樁孔有無縮徑、回淤、坍土及侵水等情況。測定處理深度內(nèi)樁間土的壓縮性和濕陷性，抽樣檢查數(shù)量不少于樁總數(shù)的1%。壓縮性檢查在三個樁孔構(gòu)成的擠密單元內(nèi)按1-1.5m為一層,分層取樣,每層內(nèi)按10-15cm劃分方格,在每個方格內(nèi)取樣,測定壓實度,然后計算出樁間土平均壓實度。本項目要求樁間土平均壓實度不小于93%(輕型擊實標準)。對本項目同時要求作出濕陷性測定,當濕陷性已消除而樁間土平均壓實度不滿足要求也認為地基處理合格。

3.2 CFG樁法

作用機理:

CFG樁采用振動沉管法施工，利用振動和擠壓作用使樁前土得到擠密，CFG樁具有一定黏結(jié)強度的混合料，不僅可全長發(fā)揮樁的側(cè)阻，還可很好地發(fā)揮端阻作用，使得復合地基承載力提高幅度大并具有很大的可調(diào)性。

由級配砂石、粗砂、碎石等組成的褥墊層是CFG樁復合地基承載力不可缺少的重要組成部分，它保證樁、土共同承擔荷載，減少基礎底面的應力集中，可以調(diào)整樁土荷載分擔比，減少基礎底面的應力集中。

施工工藝:

a.樁機就位

樁位檢測合格后，樁機就位。樁機就位后，機長再次核對樁位，樁位偏差小于等于1/2d，調(diào)整垂直度，確保垂直度不大于1%；

b.振動沉管

樁管入土深度應以貫入度控制為主，設計樁長控制為輔，主要通過在樁管上采用紅色油漆畫紅線來控制。最后兩分鐘貫入度≤2cm；沉至設計深度，向樁管內(nèi)灌滿混合料后，先振動5～10s，再開始拔管, 在一般土層中，拔管速度宜為1.2～1.5m/min。施工中要嚴格控制拔管速度和高度，嚴防頸縮或斷樁。在拔管過程中一定要保持一定的留振時間。

c.灌注混合料

混凝土坍落度宜采用30～50mm，振動沉管灌注樁成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200mm。實際混合料灌注量應大于計算灌注量，即充盈系數(shù)≥1。攪拌時間應不少于60S，保證攪拌均勻；每臺班至少留取一組試塊（150×150×150）。

d.振動拔管過程中，要用錘擊法經(jīng)常檢查管內(nèi)混合料高度，樁管內(nèi)混合料高度至少應保持2m 以上，或不低于地面，不足時要及時補充，使混合料面始終不低于地面。

e.成樁樁頂標高應高于設計樁頂標高不少于0.5m。

3.3 碎石樁

加固原理:

碎石樁是指用振動或沖擊荷載在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入土中，形成大直徑的密實碎石樁加固地基的方法。加固原理主要是碎石樁的置換和地基土的排水固結(jié)作用。碎石樁與樁間土形成了復合地基，提高土體的抗剪強度，減少地基的沉降量，提高了地基的承載力和地基的整體穩(wěn)定性。密實的碎石樁在地基有構(gòu)成排水路徑起著排水砂井的作用，加快了固結(jié)速率。

施工工藝

整平原地面→測量放樣、定樁位→振沖器就位對中→成孔→加料振密→關(guān)機→樁機移位

碎石樁的施工:在開工前用全站儀將各個斷面和兩側(cè)的路基范圍測量出來，再用鋼卷尺人工根據(jù)設計圖紙把各碎石樁樁位放樣出來，用白灰作上記號便于施工；碎石樁的施工深度為穿透軟土層進入相對硬土層，進入硬土層深度不小于1m，以樁機機架抬動來判斷和控制。打樁時由外向內(nèi)間隔進行，孔內(nèi)實際填碎石量不小于設計值的90%。拔管和留振時間、次數(shù)：拔管和留振時間根據(jù)樁孔的深度調(diào)整，在保證落石料連續(xù)的情況下，樁孔深時可適當加快拔管速度，樁孔較淺時，放慢拔管速度，控制在1.2m~1.5m/min，逐步拔管，上下反插，反插次數(shù)每米一次，留振10s；地基檢測：碎石樁施工完成后，要進行復合地基檢測，對砂性土地基用標準貫入式試驗檢驗樁間土的密實情況；對于粘性土地基采用單樁靜荷試驗檢:驗單樁承載力；對于整體地基檢測采用K30 試驗進行檢驗。當檢測合格后，方可進行路基施工。

4 結(jié)束語:

在高速改擴建工程中，特別是高速服務區(qū)匝道施工中，結(jié)合地質(zhì)情況分別采用不同處理形式，形成復合地基。經(jīng)檢測所有地基都能滿足設計及規(guī)范要求，通過施工實踐證明，針對不同地基采用不同處理方法組成復合地基不但可以提高地基承載力，減少地基工后的沉降量，還可用來提高土體的抗剪強度，增大土坡的抗滑穩(wěn)定性。對于改擴建工程地質(zhì)形式多樣、結(jié)構(gòu)復雜、工期短，工后沉降時間短等特殊條件下施工起到了很好的效果。

參考文獻

[1]《公路工程地基處理手冊》.人民交通出版社

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）

[3]《灰土樁和土樁擠密地基設計施工及驗收規(guī)程》（DBJ24-2-85）