基于連霍高速加寬工程的水泥攪拌樁復合地基處理工后沉降方法

王建勛

摘 要：本文基于連霍高速公路加寬工程，對水泥攪拌樁復合地基處理工后沉降方法進行研究。首先采用水泥攪拌樁處理地基，加強地基承載力，并加鋪土工格柵來進一步防止橋頭路堤過量沉降，極大地緩解了橋頭跳車問題，提高行車的舒適性與安全性。其次，通過水泥攪拌樁和一定的路基處理措施來改善新舊路基不均勻沉降的問題。通過對其方案選擇、施工環(huán)節(jié)的總結分析，對今后類似工程提供一定的借鑒。

關鍵詞：水泥攪拌樁；工后沉降；新舊路銜接

中圖分類號：TU47 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0111-02

水泥攪拌樁復合地基是一種增強土體承載能力，降低地基沉降位移的一種技術方法。水泥作為一種常見且價格較為低廉的工程材料，被用作天然土體的固化劑，在特制的深層攪拌機械的作用下鉆入地基深處，產(chǎn)生一系列物理化學反應，從而起到固化土體，提高強度的作用。因此，在公路建設中，此法也可用于處理路基工后沉降問題。

本文基于連霍高速加寬項目，在原有四車道基礎上兩側各加寬兩個車道變?yōu)榘塑嚨馈Ｑ鼐€橋梁、立交較多，存在路基不均勻沉降的問題。擬建路段位于黃河以南的黃河沖、洪積平原，地形平坦，地表土層屬第四系全新統(tǒng)地層，上層多為黃色、灰黃色低液限粉土和低液限粉質(zhì)粘土，局部含灰黑色淤泥質(zhì)軟弱土夾層，層厚在8～18m，為軟弱土。下層多為黃色或灰黃色中細砂層，工程性質(zhì)較好。

因此，本文在上述工程實例的基礎上，研究水泥攪拌樁復合地基處理路基工后沉降的方法。

1 橋頭跳車病害處治

1.1 原理分析

橋頭跳車是目前橋頭路堤路段存在的主要病害之一，主要表現(xiàn)為當汽車行駛至路橋銜接部位時，由于路面沉陷不平，車輛突然地受到上下顛簸，不僅極大地影響了車輛的行駛的速度與舒適性，嚴重的甚至導致翻車，同時，車輛跳動造成的沖擊會造成附加沖擊荷載，加速橋梁部分結構的損壞，同時也加劇了輪胎的磨耗，降低了車輛的使用壽命，也增加了路面養(yǎng)護維修的成本。橋頭跳車的產(chǎn)生主要是由于橋頭路堤和橋臺的不均勻沉降使得二者在連接處出現(xiàn)臺階。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要可以歸結為以下兩個方面：客觀因素與人為因素。其中，最主要的客觀因素是路基與橋臺之間的剛度差。主要包括橋頭路堤段土質(zhì)狀況導致土基較大的沉降量，以及在反復的車輛荷載作用下對路基的再壓實與工后沉降；另外，由于在路基設計或施工的過程中，由于人為因素會存在的誤差也會導致過大的橋頭路基沉降。

針對橋頭路基不均勻沉降，最主要的是提高路基土的承載力，其常用的處理方法有換填法、注漿法、土工織物法等。

1.2 方案簡述

在本項目中，綜合考慮實際情況發(fā)現(xiàn)：上層土性質(zhì)軟弱，含水率高，且層厚達8～18m，不適宜進行換填和注漿進行土體增強；而下土層工程性質(zhì)好，采用水泥攪拌樁既可以直接承擔路基傳遞的荷載，又可以對土體產(chǎn)生擠密效應增加其承載力，同時也是最經(jīng)濟的選擇。另外，若僅使用水泥攪拌樁提供支撐，樁之間的土體承載力依舊較差，而道路結構整體并不是純剛性的結構，在汽車荷載的反復作用下可能會在樁之間的土體產(chǎn)生應力集中，進一步導致路面結構產(chǎn)生不均勻沉降。因此，為了減少應力集中和增加橋頭路基土的承載力，在填筑至下路床底面時，采用水泥攪拌樁處理后，再加鋪一層鋼塑土工格柵，然后鋪筑40cm碎石墊層。圖1對是否加鋪土工格柵的受力情況進行簡單的對比。

從圖中可明顯看出，在樁處理后加鋪土工織物格柵，可以增加各樁之間的聯(lián)系，起到傳遞力，減少應力集中的作用。在土工格柵和水泥攪拌樁的共同作用下，道路結構被連接成為一個較為緊密的整體，極大的提升了土基承載力，同時也能夠在一定程度上防止路基的不均勻沉降。

1.3 復合地基設計與施工

1.3.1 設計要點

水泥攪拌樁復合地基的設計參數(shù)主要包括以下幾點：水泥攪拌樁幾何參數(shù)、相關材料要求以及復合地基承載力要求。

水泥攪拌樁的幾何參數(shù)有：樁長L， 樁徑d、樁間距s，褥墊層厚度△H和樁身強度等級。本樁樁徑d為0.4m，按正方形布置，樁間距s為1.6m，褥墊層厚度△H為40cm級配良好碎石，樁身強度fcu≥20MPa，樁長則根據(jù)所需高度有所不同。單樁豎向承載力應滿足Rk≥400KN，加固后復合地基承載力應達到fspk≥250KPa。

制成水泥攪拌樁所需的材料則需滿足以下要求：

水泥：采用強度等級32.5級及以上的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其性能必須符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007的規(guī)定。水泥儲存時間超過3個月時應重新取樣試驗，并按其檢驗結果使用。

水：宜采用飲用水。

碎石：碎石粒徑多采用30-50mm。

砂：采用的砂應潔凈，含泥量不大于5%。

墊層：樁頂墊層采用級配良好的碎石，其最大粒徑不超過30mm，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)。

1.3.2 施工要點

水泥攪拌樁施工采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁。正式施工前應先打工藝性試驗樁。每個作業(yè)點施工前必須先打不少于5根的工藝試驗樁，以檢驗機具性能及施工工藝中的各項參數(shù)。鉆孔過程中應做好記錄，進入地基持力層時記錄鉆壓電流值。根據(jù)鉆機鉆桿上所標尺寸控制鉆孔深度，鉆至設計標高后停鉆，并與動力頭底面停留位置相對應的鉆機塔身處做醒目標記，作為施工時控制樁長的依據(jù)。

當樁體施工結束后，設計樁頂標高以上樁身及浮土宜采用人工鑿除及開挖，以保護樁頭質(zhì)量，最后增設40cm厚級配碎石墊層，墊層下加鋪一層土工格柵，墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當基礎底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不大于0.9。

2 新舊路銜接效果優(yōu)化

2.1 方案簡述

本項目是在原有四車道基礎上兩側各加寬兩個車道，因此必須解決在新舊路銜接處存在的不均勻沉降。為增強新老路基的整體穩(wěn)定性，消減新老路基拼接拓寬的差異變形，對于本路段橋梁、分離式立交兩側路基；涵洞、通道基底及兩側路基；填高大于3.5m路基布設水泥攪拌樁。另外，對未進行水泥攪拌樁處理段的新加寬路基基底清表后采用沖擊碾壓，沖壓后基底采用40cm碎石墊層處治。

2.2 施工要點

路基填筑前，首先對老路基邊坡按50cm行削坡，對原地表進行清表20～30cm，邊坡削坡沿老路土路肩外邊緣開挖，邊坡削坡后開挖臺階。若老路路基填高小于1.6m，開挖一級臺階即可。

（1）老路面的開挖。為了改善新老路銜接后的受力狀況，老路面層的開挖線應避免形成單一垂直的銜接通縫，老路面面層的開挖要錯臺成階梯狀；半剛性基層路面硬路肩銑刨6cm后再加鋪面層。

（2）新老路面的銜接。新加寬部分的路面結構層在新老路面銜接接縫處不易壓實，易成為滲水的通道及形成路面的反射裂縫，為了保證新路面結構層的整體效果，本施工圖設計新建路面底基層下設置40cm厚的4.0%水泥穩(wěn)定土路床處理，新建基層與老路結合的垂直縫涂刷3mm熱瀝青。新老路面結合處在縫頂加鋪1m寬聚酯玻纖布。

3 結語

本文以水泥攪拌樁復合地基為分析主題，主要解決了對在道路加寬工程中，由橋頭路基土軟弱造成的橋頭跳車問題和新舊道路銜接的問題。

對于橋頭路基軟弱土層較厚，下層土工程性質(zhì)又比較好時，可以在局部采用水泥攪拌樁復合地基對路基土進行加固，再輔以土工織物格柵將路基底部的應力均勻擴散到更大區(qū)域來減少軟弱土層的受力。從而有效的解決由橋頭路基承載力不足造成的不均勻沉降和橋頭跳車問題。

為了保證新舊道路銜接良好，分別在構造物和路基填高較高處設置水泥攪拌樁，并對其余路段進行沖擊碾壓，并用碎石墊層處治。在施工過程中，也采取一系列工程措施來確保路基整體性與穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]歐俊峰.水泥攪拌樁復合地基承載機理及其影響因素研究[D].重慶大學，2013.