论路基加固处理技术
2016-01-25
路基是建在地基上面的条状结构物，是公路的重要组成部分，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，应有足够的强度、稳定性和耐久性。在公路工程中经常会遇到软土路基。所谓软土，一般是指处于软朔或流朔状态下的黏性土，其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。在软土地基上修筑路基，若不加处理或处理不当，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。
1 工程概况
某公路改建工程在勘测设计时没有给出允许沉降量。该公路全面开工后，这一问题逐渐显现出来，引起了各方面重视。根据施工前地质勘察报告及施工过程中地质补勘资料，本工程填方路段地质基本特征为：①泥质填方路段，原状土液塑性指数偏高，含水量大，试验后CBR值达不到规范要求；②K15+896～K18+074填方路段路基均属于软基。
2 路基处理措施
在施工过程中，为了确保工程质量，消除隐患，针对挖方路段的不良地质状况，采取水泥土挤密桩处理。水泥土挤密桩是将水泥和土料在孔外充分拌匀然后回填孔内并强力夯实形成具有一定强度的水泥土加固体，在此过程中，水泥和土体发生胶结作用和夯实挤密作用。胶结作用是指水泥与土体搅拌时，水泥中细小颗粒表面的物质与水发生水解和水化反应，产生氢氧化铁等一系列水化物，这些水化物有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与周围具有一定活性的土颗粒反应，通过离子之间的当量吸附交换，使土颗粒相互胶结，形成较大的土团。夯实挤密作用是指水泥和土组成的料在初始时，土团之间空隙较大，胶结力比较微弱，在夯锤的动力作用下，使之进行重新排列，体积压缩，密度增大，形成高强度的水泥土挤密桩。土的含水量对挤密效果有显著影响，含水量过小，颗粒间处于松散状态；反之过大，处于淤泥状态，故成孔挤密时土的含水量应该接近最优含水量。
2．1 定孔
施工前，每20 m测放一个线路中桩；再依据线路中桩，按设计桩间距，测设每根挤密桩的中心位置，做好标识，同时在路肩上放出护桩，已备成孔后复核桩位，确保桩位准确。
2．2 成孔
成孔时将导管中心对准事先放样的桩位中心桩，旋转导管使其进入土层约10cm (要注意竖直)，用钢钎或撬棍掏松导管内土，再用掏勺将导管内的土掏出集中堆放在一边，导管随下挖深度用锤向下锤击下落，慢慢沉人路基床面。
导管下沉至路基基床面后，用侧板螺旋钻钻进成孔，每次钻进可达20cm左右，若遇板结层钻不进去，可进行冲击取土。钻孔取土时，掏出的土必须用桶、盆或蛇皮袋盛装，并及时运送至路基以外，挖出的土经检验可利用为填料时，须过5mm孔筛后方可利用。
当桩孔挖至设计桩长后，停止钻挖孔作业，由现场质检员测量孔深、孔径、孔位。各项尺寸及位置经检查均满足设计要求后即可填充水泥稳定土拌合料，并夯击成桩。
2．3 填料
2．3．1 配料
根据每根桩的填料用量，按试验确定的水泥稳定土配合比，采用磅称准确计量各种材料，并将计量好的干料事先备放在拌料盘上。配料前，黏土必须用5mm的孔筛进行筛选。并严禁用过期、结块、受潮的水泥。
2．3．2 拌料
在钻孔成形的同时即可进行拌料。先用铁锹人工将干料在钢钣上翻拌3遍，再按配比慢慢加水拌和，直至各种材料混合均匀。
2．3．3 填料
成孔经检查各项指标均符合设计要求后，将下料斗插入导管，用料桶装混合料提至成孔旁，再用铁铲或掏勺将混合料送入料斗下料。
填料分层装入，每层装入混合料的松散厚度约为35cm。每次装入混合料后，必须夯击密实，方可进行二次填料。
2．4 夯击成桩
成孔中每次装入填料后，必须采用橄榄锤夯击密实。橄榄锤下落高度不小于60cm，每层填料夯击不小于25次，填料被夯击后使桩孔扩大，做到既使填料密实，承载力会明显提高，土体中微小气泡体积被压缩，又将基床沿水平和垂直方向挤密。当夯击听到“当当”的脆声后，即表明填料已夯击密实。
最后一层填料采用橄榄锤夯击密实后，顶面必须采用平底锤夯击，以保证挤密桩的顶面与基床表面平齐。
2．5 拔管填土
成桩后，先往护筒内填土，然后将导管边转动边轻轻抬起，一边抬一边捣固填入的土，以保证导管外土不致松动坍塌，当全部导管拔出后，迅速回填土到孔内并捣实。
2．6 机具移位
拔管填土完成后，将机具移至下一孔位施工，并及时清理成桩位处的施工垃圾。
3 质量控制要点
3．1 拌合料计量与现场标识
水泥土挤密桩施工拌料应严格按试验室配合比进行施工，现场做好配合比标识牌，拌合料所用的水泥、砂、过筛土应分别堆码整齐，水泥不能直接接触原地面，各种材料分别标识材料数量及产地等，由于施工时拌料时间紧，应提前根据配合比和搅拌机每次拌料的数量计算各种材料一次搅拌所需的数量，水泥每次拌半袋，土和砂每次均要过磅，在磅秤上将称砣固定，保证土、砂的数量满足配合比要求。拌料时要派遣责任心强的人员现场监督，保证准确计量，拌合均匀，拌合料满足设计要求。
3．2 复合基地承载力检验检验数量为总桩数的2％，且每检测批不少于l3根。检验方法是平板载荷试验。设计要求如下：单桩复合地基承载力特征值及变形量不小于设计值，复合地基承载力应当大于等于470 kPa。孔内填料应分层回填夯实，其压实系数不应小于0．97。施工单位抽样检测总桩数的3％。检验方法：在全部孔深内，每1m取土样测定干密度，检验点的位置距孔心2／3孔半径处。
3．3 每次填料的计量、填料方法的控制
施工前按每根桩桩长计算所需的材料重量，分层灌入桩孔内，现场应有专人监督，保证每层灌人填料松铺厚度满足要求。
3．4 夯击次数的控制
挤密桩施工要求用锥夯和平夯进行夯击，平夯用于夯击桩孔顶面，锥夯和平夯自重不少于25kg，在施工前对施工机具进行检查，满足自重要求后方可用于施工。施工前对施工人员进行质量培训，严格要求夯击时每层填料的夯击次数不少于25次，每次锥夯、平夯提起高度不小于60cm，施工时现场质量监督员对夯击次数和夯击提起高度进行监督。
3．5 孔深、孔径的控制
施工时根据技术室所下交底尺寸用木棍对桩深和桩径进行检查，每个孔径均要检查。检查时若孔径不够，则要继续下土直至满足设计要求。
4 处理效果
经检验，处理后的路段路基土压实度和弯沉值均达到规范要求(见表1)，效果非常明显。
5 结束语
水泥土挤密桩的适用范围很广，因其采用的施工器具简单，施工速度快，灵活性高，不受水、电、场地的限制且造价低廉的特点，所以，水泥土挤密桩是一种较为理想的治理路基沉降的加固方式。这次成功实施，为以后的软土地基加固处理提供了宝贵的经验。
