石灰碎石挤密桩在路基局部沉陷处理中的应用

石灰碎石挤密桩在路基局部沉陷处理中的应用叶荣舒1钱江安2张杰1(1上饶市公路管理局上饶分局上饶334000)(2江西省公路管理局南昌330002)摘要：本文通过昌金高速公路A6-2标路基局部沉陷的二处实例，分别对生石灰碎石挤密桩和钻孔灌浆法在路基局部沉陷处理中的应用提出一些见解。关键词：道路工程；石灰碎石桩和钻孔灌浆；路基沉陷处理；应用0前言由于昌金高速公路路基施工高峰期，正值高温、少雨等不利季节，加上路基土石方施工稍有不慎，待路基交工以后，甚至在路面油面层完工后，都将难免会不同程度地出现局部范围或者大面积范围的路基沉陷现象，特别是出现在桥台台背和通道涵洞台背处。因此，对于在路面铺筑完工以后所出现的路基局部沉陷，如何进行有效的缺陷修复，是每一个路基施工单位均应值得认真研究的一个课题。1路基沉陷出现的实例昌金高速公路A6-2标所辖路段内出现了2处路基局部下沉的情况。实例一、下沉位置：昌金高速公路K426+650板顶填土＞1.5m，台身高度4.0m的通道台背处，沉陷范围：路基左半幅前台台背及路基右半幅后台台背，纵向长度4m-5m。沉陷程度：路基边缘2m以外较为严重，2m以内略有下沉。实例二、下沉位置：昌金高速公路K425+200一道涵顶填土＞3.0m的圆管涵处，沉陷范围：路基左半幅，纵向长度不到5m，且越靠近路基边缘越明显；沉陷程度：处理时面层挖开以后，发现路基土层与底基层之间空隙为0.4cm-0.5cm，底基层与基层之间空隙有0.6cm左右。2原因分析原因分析如下：实例一：K426+650处，由于施工前期雨水过多，施工便道进料非常困难，加上通道施工队与土方施工队伍互相之间产生施工上的冲突，导致通道施工进展过缓。待通道完工后，路基土石方施工已经接近路基整型阶段。因此在台背回填时过于匆忙，且在回填同时掺加了一定量的粒径过大的石块。实例二：K425+200处，该处为φ1.5m的圆管涵，该圆管涵本来是A6-2标全线最早放样施工的一道圆管涵，然而待基坑挖开以后，当地村民出面干扰不准施工，要求在该圆管涵位置增设一道通道。虽经有关部门多次协商均难以达成协议，因此在该圆管涵涵顶回填时，急于路基成形，而在施工层厚上略有松懈。3处理方案的确定以上两处路基沉陷发现时，路面施工已经完成了上、下基层的铺筑，且油面层亦已完成了下面层。针对这种情况，考虑了几种处理方案：一是把下沉路基彻底返挖，重新进行填筑，这样虽说可以从根本上解决问题，但存在有施工工期长、返工费用大、社会影响不好等诸多不利因素；二是仅仅把路面基层、油面层以及底基层全部挖除，重新进行底基层、基层和油面层铺筑，这样工作量虽然可以相对减少，但没有从根本上解决路基下沉的问题。根据2处沉陷程度和范围的不同，以及2处土质情况的差异，通过反复考虑，经报驻地办、监理代表处同意，以及2处土质情况的差异，分别采用了2种不同处理方案。3.1实例一K426+650处，路基略有下沉，路基顶面与路面结构层之间没明显的脱离，且台背填土为砂性土，掺有一定量的大粒径乱石。处理方案为：钻孔压浆法。具体施工过程如下：3.1.1护坡加固在下沉路段前后若干m范围内的路基边坡上采用浆砌片石护坡加固。3.1.2钻孔压浆不破坏路面结构层，在下面层顶部直接采取钻孔压浆法处理。3.1.3布孔桩孔的布置见图1。图1桩孔布置图单位：cm3.1.4钻孔注浆孔必须采用HB-30型冲击钻或期货机械干钻成孔，孔径需确保下入注浆管；除非钻遇路基结构层，大块石等障碍物实在无法钻进，可以加少量水湿润外，平常严禁清水钻孔，成孔后为防止雨水进入，必须采用有效方法封孔。3.1.5灌浆a注浆施工设备采用SYB50/50液压或HB-80型注浆，泵压控制在0.2MPa-0.5MPa之间，流量20l/min-50l/min，水灰比为0.5-0.6，采用32.5级普通硅酸盐水泥。b灌浆时一次性将灌浆管下入设计深度，从下而上进行灌浆，砂性土灌浆压力达到0.2MPa，粘性土灌浆压力达到0.5MPa，可终止灌浆。3.2实例二K425+200处：路基有明显下沉，特别是在路基边缘处更为明显，且该处土质均为粘性土，处理方案为石灰碎石挤密桩，具体施工过程如下：3.2.1挖除将出现沉陷处前后若干m范围内的路面面层、基层及底基层全部挖除。3.2.2松木排桩加固在路基下沉处前后5m-10m范围内的路堤边坡上，自下而上按照一定间距采用松木排桩边坡进行加固。同时在路床顶面的边缘1.0m-1.5m左右的位置打入2-3排间距30cm-40cm、入土深度2.5m-3.0m左右的松木桩，以确保路基边缘的稳定。3.2.3石灰碎石桩加固在已经打开的油面层和底基层的路床顶面布置石灰碎石桩桩孔，桩孔布置见图2，桩距采用0.8m-1.0m左右，桩距与桩经有关，与沉陷的严重程度有关，通常桩径大的，桩距相应加大，沉陷程度越严重处，桩距尽可能偏小。桩孔呈梅花状设置。本方案中桩径为25cm，桩长≮3.0m。3.2.4石灰碎石桩的施工按拟定桩位采用机械打孔，经检查桩孔深度符合规定深度后，采用振动沉管向孔内注入石灰碎石混合料，最后用素砼封顶。图2石灰碎石桩桩孔布置图单位：cm3.2.5生石灰碎石桩的挤密原理生石灰（掺碎石）挤密桩，可有效减少总沉降量。生石灰桩不仅可起到挤密作用，同时生石灰的吸水，膨胀、发热及离子交换作用，使桩体硬化，改善地基土的性质，减少因周围土的蠕变所引发的侧向位移。生石灰桩内还可以掺一定数量的粉煤灰或砂，以利接触反应，提高强度。3.2.5.1施工原理振动沉管生石灰（碎石）桩复合地基加固是依靠振动沉管钻机的挤土作用，并向被加固土体置入生石灰（碎石）散体桩，从而形成复合土体，提高地基土的整体密实度。生石灰（碎石）桩在双型桩复合地基中的作用主要是提高地基土的强度，减少地基土的自重固结，改善地基土的抗变形能力。3.2.5.2固结原理生石灰桩使用的固化剂，主要有石灰、水泥、还有石膏及矿渣，粉煤灰为掺合料。通过固结反应形成稳定的石灰碎石混合体，生石灰和填料中的水分发生化学反应形成熟石灰，水分被吸收，起到胶结作用，并产生热量，柱体消化而产生体积膨胀1-2倍，促进周围粒料土体的固结。拌入石灰后粒料土物理性能发生了变化，增加软粘土的渗透性，使石灰（碎石）桩在不同类型软土中起到排水作用。4处理过程中的注意事项4.1钻孔灌浆处理施工4.1.1冒浆处理在灌浆过程中，浆液沿孔隙往上串流冒出地面，称为地表浆。处理时耐心细致，有时可能要多次反复处理。一般是在冒浆处用碎麻、棉花水泥袋或速凝水泥封堵。若封堵无效，则采用降压改变水灰比或间隙灌浆等办法处理。4.1.2串浆灌浆过程中，浆液从钻孔内流出的现象叫串浆。发生串浆原因是：在地层中，孔隙、裂缝多，相互串连成造成串浆通路，压力较高。处理办法有：适当延长相邻两个序孔灌浆的间隙时间,串浆孔和灌浆孔同时灌压。4.2石灰碎石挤密桩施工4.2.1最大粒径生石灰桩主要采用碎块状的石灰，为防止桩体中石灰聚集，最大粒径应小于4cm。4.2.2材料的质量石灰应尽量选取纯净无杂质的，氧化钙和氧化镁含量至少应为85%，其中氧化钙含量最好不低于80%。4.2.3石灰的液限指数不低于70%。4.2.4掺合料是粉煤灰，也可掺入火山灰、钢渣或细砂、采用掺合料后可防止石灰桩软心。4.2.5石灰在掺合料中的比例为15%-30%。4.2.6碎石拌合料应采用未风化的干净砾石或碎石轧制而成，粒径宜为2cm-5cm，含泥量不应大于10%。5方案的适用性本文针对高速公路路基施工中所出现的路基局部下沉，提出采用钻孔灌浆和生石灰碎石挤密桩2种处理方案，但究竞采用哪一种更为合适，则应认真对其沉陷的范围程度进行分析：5.1钻孔灌浆钻孔灌浆适用于路床顶面与路面结构层之间没有明显的脱离，且路基边坡没有破坏，或台背填土为砂性土或掺有大块径乱石。其特点是：施工时无须破坏路面结构层，工作量相对较少，但其费用比石灰碎石桩更高。5.2生石灰碎石挤密桩生石灰碎石挤密桩，它主要是利用生石灰的膨胀原理对施工中压实度不够的土体产生一种膨胀挤压作用，适用于台背填土为含水量过大的粘性土，其特点是：施工操作简便、易掌握，且相对较为经济，前期效果较为明显，但与钻孔灌浆比较，路面结构层修复工作量过大。6结语笔者通过在昌金高速公路A6-2标对本标段内的2处路基局部下沉的处理实践，认为以上2种处理方案在对路基局部沉陷处理方面效果是显著的，亦是绔值得推广的。10010010010080中100央120分150隔带150单位:cm下沉边界线松木桩中央路面开挖边界线分隔80带801506080100120单位:cm