高速公路改扩建工程高填方段地基处理方案浅析

    李贵清　崔升波

    摘要：主要介绍在高速公路改扩建工程中对于高填方路堤加宽段及匝道改建段，根据不同地质采用不同的地基处理方案，及各种处理技术的施工参数，机械配备，施工工艺，质量标准，质量过程控制及注意事项等。

    关键词：高速公路；改扩建；地基处理。

    1 概述

    随着我国交通运输事业的迅速发展，原有高速公路通行能力及服务质量已逐渐不能满足需要，高速公路改扩建刻不容缓。由于大部分地段施工方案都为两侧加宽，特别是服务区匝道改建要求保证高速公路正常运营，施工时间短，无工后沉降期。因此在填方路段特别是对于填高大于4m的路段，如何保证新旧路基搭接，减少新填路基的工后沉降，保证施工质量，根据不同地质情况采取了不同处理措施，取得了良好的效果。

    2 方案选择

    根据不同地质情况，采用不同的加固方法，组成复合地基，提高原有地基承载力，减少沉降。

    对于平原区，地下水位较高，采用粉喷桩及CFG桩进行处理；黄土区，湿陷性黄土区采用灰土挤密桩进行处理，非湿陷性黄土区采用CFG桩进行处理。

    3 施工方案

    3.1 灰土挤密桩

    作用机理：

    土中成孔时，桩孔内原有土体被强制侧向挤出，使桩周一定范围内的土层受到挤压，扰动和重塑，桩周形成硬壳，桩管拔出后，桩前土部分回弹松弛，在桩孔填料夯实后，对桩壁再次产生水平挤压，使回弹土体再次挤回硬壳层内，加之灰土与挤密土接触面凹凸不平，且硬化后的灰土具有一定的抗剪强度，对桩前土体起侧向约束作用，阻止土的侧向位移。

    施工布置：

    灰土挤密桩布置在路基高度>4米的地基处理段，平面布置为等边三角形布置，边长为120cm，桩径50cm。处理深度根据地质勘探结果，桩长要超过湿陷层0.5-1米，三门峡服务区湿陷层厚11米左右，确定桩长为12米。

    施工工艺：成孔采用柴油锤振动沉管法，小型机械夯填。成孔后，地基土宜接近最优（或塑限）含水量，当土的含水量低于12%时，宜对拟处理内的土层进行增湿。成孔和孔内回填土应符合要求：成孔从外向里间隔1-2孔进行；向孔内填料前，孔底应夯实，并抽样检查孔的直径、深度和垂直度；桩孔容许偏差：桩孔位置偏差不大于5cm；垂直度偏差不大于2%；成桩后桩径、桩孔深度不得小于设计值。孔经检验合格后，向孔内分层填入筛好的3：7石灰土，并分层夯实，压实度96%。

    质量检验:成孔后应按下列项目检查桩孔的质量；桩位、桩径深度及桩身垂直度是否超过容许偏差值；桩孔有无缩径、回淤、坍土及侵水等情况。测定处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性，抽样检查数量不少于桩总数的1%。压缩性检查在三个桩孔构成的挤密单元内按1-1.5m为一层,分层取样,每层内按10-15cm划分方格,在每个方格内取样,测定压实度,然后计算出桩间土平均压实度。本项目要求桩间土平均压实度不小于93%(轻型击实标准)。对本项目同时要求作出湿陷性测定,当湿陷性已消除而桩间土平均压实度不满足要求也认为地基处理合格。

    3.2 CFG桩法

    作用机理:

    CFG桩采用振动沉管法施工，利用振动和挤压作用使桩前土得到挤密，CFG桩具有一定黏结强度的混合料，不仅可全长发挥桩的侧阻，还可很好地发挥端阻作用，使得复合地基承载力提高幅度大并具有很大的可调性。

    由级配砂石、粗砂、碎石等组成的褥垫层是CFG桩复合地基承载力不可缺少的重要组成部分，它保证桩、土共同承担荷载，减少基础底面的应力集中，可以调整桩土荷载分担比，减少基础底面的应力集中。

    施工工艺:

    a.桩机就位

    桩位检测合格后，桩机就位。桩机就位后，机长再次核对桩位，桩位偏差小于等于1/2d，调整垂直度，确保垂直度不大于1%；

    b.振动沉管

    桩管入土深度应以贯入度控制为主，设计桩长控制为辅，主要通过在桩管上采用红色油漆画红线来控制。最后两分钟贯入度≤2cm；沉至设计深度，向桩管内灌满混合料后，先振动5～10s，再开始拔管, 在一般土层中，拔管速度宜为1.2～1.5m/min。施工中要严格控制拔管速度和高度，严防颈缩或断桩。在拔管过程中一定要保持一定的留振时间。

    c.灌注混合料

    混凝土坍落度宜采用30～50mm，振动沉管灌注桩成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm。实际混合料灌注量应大于计算灌注量，即充盈系数≥1。搅拌时间应不少于60S，保证搅拌均匀；每台班至少留取一组试块（150×150×150）。

    d.振动拔管过程中，要用锤击法经常检查管内混合料高度，桩管内混合料高度至少应保持2m 以上，或不低于地面，不足时要及时补充，使混合料面始终不低于地面。

    e.成桩桩顶标高应高于设计桩顶标高不少于0.5m。

    3.3 碎石桩

    加固原理:

    碎石桩是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将碎石挤压入土中，形成大直径的密实碎石桩加固地基的方法。加固原理主要是碎石桩的置换和地基土的排水固结作用。碎石桩与桩间土形成了复合地基，提高土体的抗剪强度，减少地基的沉降量，提高了地基的承载力和地基的整体稳定性。密实的碎石桩在地基有构成排水路径起着排水砂井的作用，加快了固结速率。

    施工工艺

    整平原地面→测量放样、定桩位→振冲器就位对中→成孔→加料振密→关机→桩机移位

    碎石桩的施工:在开工前用全站仪将各个断面和两侧的路基范围测量出来，再用钢卷尺人工根据设计图纸把各碎石桩桩位放样出来，用白灰作上记号便于施工；碎石桩的施工深度为穿透软土层进入相对硬土层，进入硬土层深度不小于1m，以桩机机架抬动来判断和控制。打桩时由外向内间隔进行，孔内实际填碎石量不小于设计值的90%。拔管和留振时间、次数：拔管和留振时间根据桩孔的深度调整，在保证落石料连续的情况下，桩孔深时可适当加快拔管速度，桩孔较浅时，放慢拔管速度，控制在1.2m~1.5m/min，逐步拔管，上下反插，反插次数每米一次，留振10s；地基检测：碎石桩施工完成后，要进行复合地基检测，对砂性土地基用标准贯入式试验检验桩间土的密实情况；对于粘性土地基采用单桩静荷试验检:验单桩承载力；对于整体地基检测采用K30 试验进行检验。当检测合格后，方可进行路基施工。

    4 结束语:

    在高速改扩建工程中，特别是高速服务区匝道施工中，结合地质情况分别采用不同处理形式，形成复合地基。经检测所有地基都能满足设计及规范要求，通过施工实践证明，针对不同地基采用不同处理方法组成复合地基不但可以提高地基承载力，减少地基工后的沉降量，还可用来提高土体的抗剪强度，增大土坡的抗滑稳定性。对于改扩建工程地质形式多样、结构复杂、工期短，工后沉降时间短等特殊条件下施工起到了很好的效果。

    参考文献

    [1]《公路工程地基处理手册》.人民交通出版社

    [2]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

    [3]《灰土桩和土桩挤密地基设计施工及验收规程》（DBJ24-2-85）