CGMT 樁處理路基沉陷的應用

趙 鵬

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089）

引言

濕陷性黃土廣泛分布于我國西北部地區，隨著西部地區尤其是寧夏回族自治區經濟的快速發展，在濕陷性黃土地區修建的公路工程項目越來越多。雖然在填筑路基時已對濕陷性黃土進行了處理，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雜，造成的濕陷性黃土地區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］通過室內試驗，對CGMT（干拌水泥碎石樁）樁的加固效果進行了研究，結果表明采用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］通過工程實踐，對CGMT 樁用于舊路病害處理的問題進行了研究，結果表明CGMT 樁對路基填料有明顯的擠密作用，并可有效降低路基內的含水量；林承洲、苑偉強等［4-5］通過實際工程，對CGMT 樁的施工工藝進行了研究，并總結了施工過程中的注意事項；趙鐵軍［6］通過實例分析對CGMT 樁加固路基的理論和方法進行了研究，并提出了經濟性的優化措施；王紅梅和趙根根［7］以路基沉陷速率和壓實度為評價指標，對CGMT 樁處理濕陷性黃土路基沉陷的效果進行了評價，結果表明CGMT 樁可有效地減小路基的孔隙比，增加路基的壓實度，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，區內溝壑發育，沖溝橫斷面多呈“V”或“U”型溝谷。場區工程地質分區為Ⅱ區，即隴東—陜北—晉西地質分區。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，濕陷等級為Ⅳ級。

2 病害情況簡述及分析

2.1 道路現狀

據現場調查，K12+980—K13+015 段下行線路基出現明顯沉陷，現場硬路肩內側出現縱向裂縫，縫寬約3～5 cm，長度約34 m，路肩邊部排水槽與手擺卵石之間存在3～5 cm 寬裂縫。第一級邊坡有橫向滑移跡象，但第二級邊坡未發生明顯變形，路堤邊溝未發生明顯的位移變形。K12+900—K12+980 段下行線路基及左側排水設施沉陷明顯，沉陷區域目前采用瀝青混凝土填補，未出現路面裂縫。

2.2 鉆孔及試驗結果

為探究路基沉陷的原因，于路基沉陷處布設5處鉆孔，并進行采樣，見表1。

表1 鉆孔布置

根據鉆孔的結果顯示，路面以下0～6 m 均采用粉土、粉質黏土、黃土狀粉土填筑。K13+000 處路基填土下為黃土及泥巖，依據《膨脹土地區建筑技術規范》（GBJ 112—2013）規定，對該處泥巖取樣做自由膨脹率試驗，結果顯示該處泥巖的膨脹率平均值為38.5%，屬無膨脹性土。由標貫試驗結果可知，K13+000 距路肩1.5 m 處路面以下1～12 m 擊數變化不大，其余4 個芯樣路面以下1～5 m，擊數偏低，在4～11 次；路面以下5 m 擊數明顯提高。

4 個鉆孔從路面以下2 m 起，每1 m 取的芯樣含水率基本偏高，K13+000 外側（裂縫左側）鉆孔的含水率比K13+000 內側（裂縫右側）芯樣的含水率高，3 個路基邊坡下2 m 位置有2 處土樣含水率偏高，具體結果：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

彎沉檢測采用貝克曼彎沉儀進行，測試車采用雙軸、后軸雙側4 輪的BZZ-100 型標準車，并對行車道和超車道分別進行檢測，檢測間距為10 m。彎沉值檢測結果見表2，由結果可知，K12+900—K13+040 段左側行車道彎沉明顯大于驗收彎沉值17.8，K12+960—K13+040 段左側超車道彎沉大于驗收彎沉值17.8。

表2 彎沉檢測結果

2.4 路基沉陷原因分析

查閱施工圖資料得知，路基填筑時的填料最佳含水率為11.7%左右，但從芯樣的含水率檢測結果可知，沉陷段的路基含水率明顯偏高。根據現場調查發現，該段路基前后為濕陷性黃土挖方路塹，邊溝采用現澆混凝土澆筑，截水溝、排水溝采用預制混凝土拼裝。由于自然降水從土體與混凝土間的縫隙滲入，引發黃土濕陷，導致排水設施的基底掏空，產生變形破壞。當排水設施破壞后，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，導致路基填料含水率增高。由于K13 處路基基底為黃土及泥巖，在水的作用下發生形變，引發該處的路基邊坡發生變形，導致路面與硬化土路肩之間產生縱向裂縫。由于裂縫的出現，路面水便從路面直接流入路基內，進一步加劇了路基含水率的升高，引發一系列連鎖反應，導致路基沉陷嚴重。

3 處治方案

由于該段路基沉陷主要是由排水設施破壞導致路基含水率升高引發的，因此，處治時首先考慮修復和完善排水設施，降低路基的含水率。根據相關研究成果，CGMT 樁可在不開挖路面的條件下增加路基的承載力，同時吸收路基內的水分，降低路基內的含水率，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欄。（5）對邊坡防護及排水設施進行修復加固。

3.2 K12+960—K13+040 段

（1）該段長80 m，對行車道、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定，自路基邊緣向內5 m 范圍內銑刨重做基層、底基層，基層開挖成臺階狀，基層臺階寬度25 cm；對行車道及超車道內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6 m 邊坡及1 m 平臺采用40 cm 后漿砌片石防護，對其余防護、排水設施進行修復。（6）重做路肩及波形梁護欄。

4 施工注意事項

（1）成孔后應及時進行回填施工。在向孔內填料前先夯實孔底3～5 錘，再進行分層回填夯實。逐層以量斗定量向樁孔內下料，每次虛填厚度不大于25 cm。（2）CGMT 樁回填夯實應連續施工，每個樁孔一次性分層回填夯實，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）施工過程中應及時挖除樁管帶出的泥土，孔口泥土不得掉入孔中。（5）施工順序為從加固范圍內的外側向內側連續施工。

5 結語

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