王震

摘 要： 濕陷性黃土遇水強(qiáng)度降低，產(chǎn)生明顯變形，嚴(yán)重危害高速公路的運(yùn)營(yíng)安全，導(dǎo)致路面出現(xiàn)開(kāi)裂和沉降。以某采用灰土擠密樁處理的濕陷性黃土路基為例，詳細(xì)闡述了施工準(zhǔn)備、成孔施工、灰土拌合、灰土夯填、施工質(zhì)量檢測(cè)等工序的施工要點(diǎn)。對(duì)灰土擠密樁處理后樁身填料壓實(shí)系數(shù)、樁間土擠密系數(shù)、復(fù)合地基承載力和濕陷系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。研究表明：樁身填料壓實(shí)系數(shù)和樁間土擠密系數(shù)的平均值和極小值均滿足要求；復(fù)合地基承載力特征值為200 kPa，超過(guò)設(shè)計(jì)要求的限值；路基經(jīng)過(guò)加固后的濕陷系數(shù)都遠(yuǎn)低于允許值0.015，即路基10 m范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)擠密樁加固后濕陷性已消除。

關(guān)鍵詞： 高速公路 濕陷性黃土 灰土擠密樁 壓實(shí)系數(shù) 濕陷系數(shù)

中圖分類號(hào)： U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 1679-3567（2024）04-0038-03

Research on the Treatment of Collapsible Loess Expressway Roadbeds with Compaction Piles

WANG Zhen

Qingdao International Cruise Port Service Administration Bureau， Qingdao， Shandong Province， 266005 China

Abstract： The strength of collapsible loess decreases when encountering water， causing significant deformation， which seriously endangers the operational safety of highways， and leads to the cracking and settlement of the road surface. This article takes a collapsible loess roadbed treated with lime-soil compaction piles as an example， elaborates on the construction points of processes such as construction preparation， pore-forming construction， lime-soil mixing， lime-soil compaction and filling， and construction quality inspection， and tests the compaction coefficient of pile filler， the soil compaction coefficient of between piles， the bearing capacity of the composite roadbed， and the collapsibility coefficient after treatment with lime-soil compaction piles. Research results have shown that the average and minimum values of both the compaction coefficient of pile filler and the soil compaction coefficient between piles meet requirements， the characteristic value of the bearing capacity of the composite roadbed is 200kPa， which exceeds the limit value of design requirements， and that the collapsibility coefficient of the roadbed after reinforcement is much lower than the allowable value of 0.015， which means that the collapsibility has been eliminated within 10 meters of the roadbed after reinforcement with compaction piles.

Key Words： Expressway； Collapsible loess； Lime-soil compaction pile； Compaction coefficient； Coefficient of collapsibility

天然濕度下濕陷性黃土具有壓縮性低、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，但當(dāng)遇水浸泡后，其強(qiáng)度明顯減小，產(chǎn)生顯著的濕陷變形現(xiàn)象[1]。黃土浸水產(chǎn)生濕陷變形易導(dǎo)致公路出現(xiàn)嚴(yán)重沉降和開(kāi)裂，對(duì)公路的正常運(yùn)營(yíng)有顯著的負(fù)面影響[2]。

針對(duì)濕陷性黃土特性及相應(yīng)地基處理方法的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)已有較多學(xué)者通過(guò)解析法、有限元法、試驗(yàn)法、監(jiān)測(cè)法開(kāi)展一系列研究，并取得了豐碩的成果?；谠鰸褡冃卧囼?yàn)，邵顯顯等人[1]研究了黃土從非飽和到飽和狀態(tài)的變形特性變化，并提出臨界孔隙比的概念。并基于SEM和MIP，研究了黃土微觀結(jié)構(gòu)與其增濕變形特性的關(guān)系。蘇忍等人[2]以蘭州地鐵3號(hào)線為研究對(duì)象，通過(guò)開(kāi)展典型大厚度濕陷性黃土場(chǎng)地地面浸水試驗(yàn)，研究了浸水后黃土不同深度變形規(guī)律。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)分析了黃土濕陷性對(duì)地下結(jié)構(gòu)的影響。王雪浪等人[3]基于前人試驗(yàn)分析，研究了灰土擠密樁加固濕陷性黃土機(jī)理。通過(guò)解析法求解了灰土擠密樁加固后地基的孔隙比和密實(shí)度，進(jìn)而計(jì)算出復(fù)合地基的承載力。楊校輝等人[4]通過(guò)對(duì)大厚度濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行浸水試驗(yàn)，研究了擠密樁處理后不同深度的土層變形、含水率等變化規(guī)律。

本文以高速公路濕陷性黃土路基作為研究對(duì)象，該工程用灰土擠密樁處理濕陷性黃土。合理安排施工工序，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量管理。通過(guò)不同檢測(cè)方法檢測(cè)灰土擠密樁的處理效果。

1 工程概況

某高速公路二標(biāo)段全長(zhǎng)18.542 km，起止樁號(hào)K2865+000～K2883.542。該工程一部分地處濕陷性黃土場(chǎng)地，濕陷性黃土深度范圍1.5～7.9 m。工程中采用灰土擠密樁處理濕陷性黃土。擠密樁樁徑0.4 m、樁距1.2 m，等三角形布置，樁長(zhǎng)6～12 m。

2 施工工序與控制要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

施工擠密樁前，按規(guī)定需完全清理場(chǎng)區(qū)內(nèi)土體，并用平地機(jī)整平場(chǎng)地。路基黃土含水量處于最佳時(shí)加固效果最佳。當(dāng)含水量較小時(shí)，需先用水浸濕所需要處理的場(chǎng)地，使其盡可能達(dá)到最佳含水量后再施工。當(dāng)含水量較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行套管成孔，一定時(shí)間后，重新將樁管沉入地基[5]。

加固之前，認(rèn)真開(kāi)展圖紙會(huì)審和技術(shù)交底，仔細(xì)復(fù)核和校正水準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)線，確認(rèn)完全沒(méi)問(wèn)題后再放樣樁位，及時(shí)撒上白灰做好記號(hào)。

2.2 成孔施工

柴油打樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位，在打樁機(jī)標(biāo)記出設(shè)計(jì)打樁深度，保持打樁機(jī)樁管垂直。將打樁機(jī)的鋼管插入地基土至預(yù)設(shè)樁長(zhǎng)后拔出，形成樁孔。成樁過(guò)程中保持打樁機(jī)的穩(wěn)定性，打樁過(guò)程中不傾斜移動(dòng)。開(kāi)始打樁時(shí)輕擊慢沉，待穩(wěn)定后勻速擊沉。鋼管打到預(yù)設(shè)深度后立刻拔出，不宜久置，以防久置后難以拔出。成孔后對(duì)孔徑、垂直度、孔深和中心位置進(jìn)行檢查，保證垂直度在±1%偏差內(nèi)，孔中心距在±5%偏差內(nèi)。待檢查合格后進(jìn)行下道施工工序[6-8]。

2.3 灰土拌合

選擇帶自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的拌合機(jī)拌合灰土，隨后用攪拌機(jī)篩出。依據(jù)實(shí)際需求量拌合灰土和石灰，并且拌合后要進(jìn)行檢測(cè)，合格后可填筑樁體，已經(jīng)攪拌的灰土1 d內(nèi)必須使用。保持灰土接近最優(yōu)含水率，當(dāng)超出+2%最優(yōu)含水率時(shí)，應(yīng)晾曬；當(dāng)?shù)陀?2%最優(yōu)含水率時(shí)，應(yīng)倒水浸濕。雨水天氣不可拌制灰土，保證灰土質(zhì)量。

2.4 灰土夯填

樁孔需清理干凈并夯實(shí)后才能填灰土，夯擊不得少于20次，依據(jù)預(yù)設(shè)的分層回填厚度逐層填料并夯擊。該工程每層回填0.2 m厚，夯錘高度不低于0.5 m，夯擊12次。填料夯實(shí)過(guò)程需工人專門監(jiān)測(cè)并記錄。夯錘垂直對(duì)準(zhǔn)樁孔中心位置，平穩(wěn)落入樁孔。

2.5 加固處理效果檢測(cè)

對(duì)加固處理后的濕陷性黃土路基進(jìn)行檢測(cè)，主要進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)以檢測(cè)擠密系數(shù)和壓實(shí)系數(shù)、地基靜荷載試驗(yàn)以檢測(cè)加固后地基承載力、土工試驗(yàn)以檢測(cè)加固后路基濕陷系數(shù)。

3 處理效果評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

濕陷性黃土路基處理后設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。

（1）樁身填料壓實(shí)系數(shù)：允許偏差平均值不小于97%，極小值不小于93%，檢測(cè)頻率不小于總孔數(shù)的2%，采用現(xiàn)場(chǎng)取樣的檢查方法。

（2）樁間土擠密系數(shù)：允許偏差平均值不小于93%，極小值不小于88%，檢測(cè)頻率不小于總孔數(shù)的0.3%，按規(guī)范方法檢查。

（3）復(fù)合地基承載力：復(fù)合地基不小于200 kPa，檢測(cè)頻率不小于總樁數(shù)的1%，靜荷載試驗(yàn)檢查。

（4）濕陷系數(shù)：濕陷系數(shù)不大于0.015，檢測(cè)頻率不小于總樁數(shù)的0.3%，室內(nèi)土工試驗(yàn)檢查。

3.2 樁身填料壓實(shí)系數(shù)

抽檢3根灰土擠密樁測(cè)得其干密度和壓實(shí)系數(shù)，繪制沿深度的變化曲線，見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出，3根樁的平均壓實(shí)系數(shù)分別為92.3、97.6和98.2，三者的極小值都不小于93%，滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 樁間土擠密系數(shù)

抽檢另外3根擠密樁孔土樣，表1給出了不同取樣深度處干密度實(shí)測(cè)值和擠密系數(shù)。從表1中可以看出，3根檢測(cè)樁的擠密系數(shù)平均值為93.9，且3根擠密樁測(cè)點(diǎn)擠密系數(shù)極小值都不小于88%，滿足上述標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 復(fù)合地基承載力

對(duì)路基加固處理后選取10個(gè)檢測(cè)點(diǎn)開(kāi)展靜荷載試驗(yàn)，最大加載為400 kPa，表2給出了檢測(cè)結(jié)果。從表2中可以看出，路基經(jīng)過(guò)加固后，10組檢測(cè)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果極差小于30%的平均值，因此取平均值作為復(fù)合地基承載力特征值，即200 kPa。滿足fspk≥200 kPa設(shè)計(jì)要求。

3.5 復(fù)合地基承載力

對(duì)路基加固處理后選取3個(gè)擠密樁探測(cè)10個(gè)深度的濕陷系數(shù)，分別為0.004、0.002、0.005、0.002、0.005、0.004、0.004、0.003、0.004、0.004?？梢?jiàn)，路基經(jīng)過(guò)加固后的濕陷系數(shù)都遠(yuǎn)低于允許值0.015，即路基10 m范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)擠密樁加固后濕陷性已消除。

綜上所述，本工程所采用的灰土擠密樁處理濕陷性黃土有顯著的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以高速公路濕陷性黃土路基作為研究對(duì)象，采取灰土擠密樁作為處理措施。針對(duì)實(shí)際施工狀況，合理安排施工工序，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量管理，采用合理檢測(cè)法對(duì)處理后地基進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)對(duì)灰土擠密樁處理后樁身填料壓實(shí)系數(shù)、樁間土擠密系數(shù)、復(fù)合地基承載力和濕陷系數(shù)的檢測(cè)，證明了灰土擠密樁對(duì)處理本工程的濕陷性黃土路基有優(yōu)異的效果。

參考文獻(xiàn)

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