干拌水泥碎石樁路基加固技術(shù)研究

李曉峰

摘 要：半剛性基層瀝青路面我國已建公路常見路面類型，因設(shè)計(jì)、施工等多種因素的影響，路面病害問題愈加嚴(yán)重，此類問題的長期存在將對行車速度、行車安全等造成嚴(yán)重影響。針對路面沉陷、車轍及翻漿等病害，最常見的處理方案為壓漿、結(jié)構(gòu)層開挖等，但此類處理方案工程量大，且會嚴(yán)重影響交通。在已建公路路基加固中合理選用干拌水泥碎石樁技術(shù)，已取得了良好的加固效果。為此，本文在全面了解干拌水泥碎石樁加固機(jī)理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，對干拌水泥碎石樁路基加固施工準(zhǔn)備及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：干拌水泥碎石樁；路基加固；工程概況

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）09-0109-02

1 干拌水泥碎石樁加固機(jī)理

干拌水泥碎石樁的發(fā)展基礎(chǔ)為碎石樁、CFG樁，作為一項(xiàng)新型公路路基非開挖快速加固技術(shù)，干拌水泥碎石樁具有良好的路基加固效果。干拌水泥碎石樁加固地基的作用主要包含以下幾點(diǎn)：第一，置換擠密作用。施工中，路基填料可選用水泥碎石進(jìn)行置換，隨后搗實(shí)處理，于原土體而言具有良好擠密效果，能夠有效提升樁周相應(yīng)范圍內(nèi)土層密實(shí)度；第二，復(fù)合路基、復(fù)合地基作用。干拌水泥碎石樁和樁間土之間將有復(fù)合路基、復(fù)合地基形成，這對路基總體強(qiáng)度提升極為有利。第三，排水作用。于路基土性質(zhì)而言，水是主要因素。尤其是粘性土路基，其含水量的多少將對路基強(qiáng)度起決定作用。干拌水泥碎石樁能夠?qū)堕g土水分充分吸收，對路基填料含水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證含水量最佳化。在完成干拌水泥碎石樁施工后，于路基土而言，碎石樁可起到排水通道的作用，能夠減少孔隙水平均滲透途徑，快速實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)的目的。

2 工程概況

某公路工程為濕陷性黃土路段，起止樁號為K131+000 ～136+000，為次生黃土，2～5m為其分布厚度，總濕陷量為23～265mm，自重濕陷量為15～62mm，屬于非自重濕陷性黃土場地，I級為其濕陷等級，一期工程設(shè)計(jì)選取的地基處理方案為沖擊碾壓法，經(jīng)3年通車運(yùn)行后，二期工程調(diào)查分析，局部路段基底位置處理并不理想，部分沉降量過大，已達(dá)到20～30cm，且仍在不斷沉降，嚴(yán)重影響行車舒適性及安全性。為此決定選用干拌水泥碎石樁加固路基。干拌水泥碎石樁在軟基處理方面應(yīng)用極為廣泛，且具有良好加固效果。本文參考《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)內(nèi)容，并與當(dāng)前施工現(xiàn)狀相結(jié)合進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。要求先檢測出舊路彎沉值，將舊路路基回彈模量準(zhǔn)確計(jì)算出來，相比設(shè)計(jì)回彈模量，干拌水泥碎石樁處理的復(fù)合路基回彈模量應(yīng)與其一致，以此進(jìn)行干拌水泥碎石樁面積置換率的準(zhǔn)確確定，且做好布樁工作。

3 干拌水泥碎石樁路基加固施工準(zhǔn)備

3.1 材料準(zhǔn)備

碎石：選取5～20mm粒徑級配碎石，且在5%以內(nèi)控制碎石含泥量，35%以內(nèi)控制壓碎值，1%以內(nèi)控制含水量。

石屑：選取小于5mm粒徑石粉作為石屑材料，且在7%以內(nèi)控制含泥量。

水泥：選取P.O42.5普通硅酸鹽水泥作為水泥材料。

按照設(shè)計(jì)要求，均勻拌合碎石、水泥及石屑材料作為樁身材料，經(jīng)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)配合比定為：碎石：石屑：水泥=3.3：2.6：1。

3.2 其他準(zhǔn)備

（1）樁體直徑。按照施工機(jī)械，合理確定干拌水泥碎石樁鉆孔直徑，本工程以15cm作為設(shè)計(jì)成孔直徑，夯擴(kuò)回填后樁徑需控制在22cm以上。（2）加固深度。根據(jù)舊路地質(zhì)勘查資料內(nèi)容，充分掌握濕陷性黃土的等級、厚度，并與路基填土高度相結(jié)合，保證樁體向原地面濕陷性黃土層底伸入3m左右，設(shè)計(jì)樁長應(yīng)等于路基填土高度、濕陷性黃土層厚度、3m三者相加之和。（3）復(fù)合地基回彈模量計(jì)算

根據(jù)公式（1）計(jì)算干拌水泥碎石樁加固區(qū)內(nèi)的樁、樁間土復(fù)合回彈模量，具體如下：

EOF=m EOZ+（1-M）EOT （1）

其中，EOF可表示復(fù)合地基回彈模量；

EOZ可表示碎石樁體抗壓模量；

EOT可表示原土體回彈模量。

根據(jù)公式（2）計(jì)算面積置換率，如下：

m=AOF/AOZ （2）

其中，AOF可表示單根碎石樁加固面積；

AOZ可表示單根碎石樁面積。

3.3 樁體布設(shè)

正方形、等邊三角形為最常見的樁體布設(shè)類型，國內(nèi)群樁試驗(yàn)研究表明，擠密疊加效果最佳的布設(shè)形式為等邊三角形。基于此，該工程決定選用等邊三角形作為干拌水泥碎石樁布設(shè)形式，經(jīng)計(jì)算得出，1m為樁間距。

4 干拌水泥碎石樁路基加固技術(shù)要點(diǎn)分析

4.1 測量放樣

選取水準(zhǔn)儀按照設(shè)計(jì)樁位做好現(xiàn)場放樣施工，待碎石樁施工范圍確定后，即可整平原地面。并對頂點(diǎn)地面標(biāo)高進(jìn)行準(zhǔn)確測量，隨后按照樁間距1m通過灰點(diǎn)對碎石樁鉆孔位置進(jìn)行標(biāo)記，并做好編號工作。選用等邊三角形布設(shè)，且將兩排護(hù)樁打設(shè)到坡腳外側(cè)，待監(jiān)理人員檢測合格后，才能實(shí)施下一階段施工。

4.2 試樁

試樁數(shù)量需控制在5根以上，布設(shè)形狀以梅花形為主，以此進(jìn)行碎石樁施工各項(xiàng)指標(biāo)的確定，如成樁時(shí)間、樁徑、樁長等。完成實(shí)驗(yàn)后，需做好貫入試驗(yàn)、靜荷試驗(yàn)，從而對試樁質(zhì)量加以確定。

4.3 樁機(jī)就位

打樁施工前，應(yīng)對樁管長度、投料口位置進(jìn)行校正，保證其能夠設(shè)計(jì)樁長相符。并將一定量碎石鋪灑到樁位處，按照樁機(jī)行走線路，將樁位準(zhǔn)確標(biāo)出，并進(jìn)行樁機(jī)移動，保證樁機(jī)與打樁線對準(zhǔn)。鉆孔時(shí)需選用螺旋鉆機(jī)，鉆機(jī)就位需對其工序、半成品保護(hù)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行充分考慮，通常選取倒退法進(jìn)行施工，并進(jìn)行樁機(jī)塔架適當(dāng)調(diào)整，保證鉆機(jī)、鏟頭與樁位對準(zhǔn)，并進(jìn)行鉆桿垂直度的調(diào)節(jié)，保證夯錘能夠向孔底自由落入。

4.4 鉆孔

鉆機(jī)就位后，需及時(shí)進(jìn)行鉆孔施工，并做好原始記錄。因進(jìn)尺速度過快，需對鉆桿垂直度、孔位偏差進(jìn)行隨時(shí)檢測，并跟蹤檢測出渣土質(zhì)，并對比分析設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，如有設(shè)計(jì)變更，需及時(shí)做好調(diào)整，并做好記錄工作。施工過程中，需按照“由外至內(nèi)”的順序進(jìn)行路基施工，一般可選用間隔跳打法進(jìn)行鄰樁施工，防止串樁問題產(chǎn)生。

4.5 孔位檢查

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需在10cm以內(nèi)控制孔位偏差，在1.5%以內(nèi)控制垂直度偏差，15cm為成孔直徑，待完成成孔作業(yè)后，需對其孔位進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保其符合設(shè)計(jì)要求。為避免在鉆好后的孔內(nèi)落入樁體鉆出的泥土等雜物，需在成孔上套上一個(gè)套筒（鋼鐵皮材質(zhì)），以此對成孔加以保護(hù)。

4.6 拌合水泥碎石混合料

選取混凝土拌和機(jī)進(jìn)行拌合施工，在不加水的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)配合比均勻拌合，在運(yùn)輸、施工環(huán)節(jié)，必須做好遮陽防雨措施，避免影響拌合料質(zhì)量。

4.7 投料成樁及夯實(shí)

選取人工+機(jī)械的方式進(jìn)行干拌水泥碎石樁成樁施工，機(jī)械以專用夯錘機(jī)為主。樁孔投料前需先進(jìn)行孔底夯擊施工，遍數(shù)為3～4遍，并將水泥碎石倒入孔內(nèi)，厚度需控制在25cm以內(nèi)，夯實(shí)時(shí)需選取重錘施工，重量為125kg，落錘高度需控制在1m以內(nèi)，擊實(shí)7次，選取細(xì)石混凝土進(jìn)行樁孔頂面下方30cm位置封孔。選取連續(xù)法進(jìn)行碎石回填夯實(shí)施工，各個(gè)樁孔需一次性分層回填夯實(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)間隔、停頓現(xiàn)象，以此提高樁承載力。當(dāng)完成一根樁施工后，即可進(jìn)行下一根樁施工。

4.8 質(zhì)量檢測

施工前，應(yīng)確定所需參數(shù)，如樁長、樁徑、碎石灌入量等，以此保證碎石樁樁身具有均勻性、連續(xù)性。要求起重設(shè)備平整、穩(wěn)定，導(dǎo)向架能夠垂直于地面，且在1.5%以內(nèi)控制垂直偏角，具體施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

5 結(jié)語

綜上所述，在社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，我國公路建設(shè)規(guī)模也越來越大。在路基加固施工中，選取科學(xué)有效的施工技術(shù)極為關(guān)鍵。干拌水泥碎石樁技術(shù)作為路基加固施工的重要技術(shù)之一，其施工技術(shù)水平的高低直接影響工程建設(shè)整體質(zhì)量。為此，必須在全面掌握其技術(shù)要點(diǎn)的前提下，有效提升施工技術(shù)水平，規(guī)范施工工藝，才能達(dá)到預(yù)期加固效果。

參考文獻(xiàn)

[1]黃文東.干拌碎石樁技術(shù)在天定高速公路水毀修復(fù)完善工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2015，（10）：38-39+48.