高速公路濕陷性黃土地基處理方法及應(yīng)用

1、高速公路濕陷性黃土地基處理方法及應(yīng)用    摘要：鑒于濕陷性黃土受水浸濕后，會產(chǎn)生大量而急劇的沉陷，在該地區(qū)構(gòu)筑物的設(shè)計及施工中，必須采用合理的消除濕陷性的地基處理方式，才能滿足構(gòu)筑物的使用要求。 關(guān)鍵詞濕陷性黃土地基處理換填沖擊碾壓強夯擠密樁高速公路 中圖分類號：U412.36+6文獻標識碼： A 文章編號： 1 引言 濕陷性黃土地基處理應(yīng)根據(jù)公路等級、黃土濕陷等級、處理深度要求、施工條件及材料來源，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。對于濕陷等級為級非自重濕陷性黃土和級自重濕陷性黃土，可采用重錘夯實或沖擊碾壓；級以上自重濕陷性黃土，可采用強夯、擠密樁(石灰樁、灰

2、土樁、碎石樁)或孔內(nèi)深層強夯等方法進行壓密、加固處理。 濕陷性黃土地基處理方法 2.1墊層法 墊層法包括土墊層和灰土墊層，當僅要求消除基底濕陷黃土的濕陷量時，宜采用土墊層進行處理；當同時要求提高墊層土的承載力及增強水穩(wěn)性時，宜采用灰土墊層處理。 灰土墊層中的消石灰與土的體積配合比，宜為2:8或3:7；土或灰土墊層的承載力特征值，一般根據(jù)試驗確定，當無試驗資料時，對土墊層不宜超過180Kpa，對灰土墊層不宜超250Kpa。 應(yīng)用范圍：用于消除基底下13m深度范圍內(nèi)黃土的濕陷量。因公路項目一般濕陷性黃土的處理范圍大，經(jīng)工程對比，全線大面積換填造價較其它處理方式高，幾乎不可能實現(xiàn)，故一般只在涵洞、擋

3、土墻等構(gòu)造物基底的局部地段采用。 2.2沖擊碾壓法 沖擊碾壓是采用配有壓實輪的沖擊式壓實機，通過壓實輪在滾動中產(chǎn)生的集中沖擊并輔以滾壓、揉壓的綜合作用，使土體深層隨著沖擊波的傳播而得到壓實。 應(yīng)用范圍：、級非自重濕陷性黃土、級自重濕陷性黃土處理；在大面積濕陷性黃土地基淺層處理、高路堤的分層沖擊壓實和黃土路堤補強壓實時更具有快速高效的優(yōu)勢。 處理深度：采用沖擊壓實技術(shù)處理路段的壓實度、濕陷性、孔隙比等指標均表明，在地基土表面1.2m以內(nèi)， 沖壓前后各種指標數(shù)值的變化很大，并在沖壓約30遍后，各指標均能達到要求。而在1.3m以下，沖壓前后各種指標數(shù)值的變化很小，且大多數(shù)不能達到要求。因此，沖擊碾壓

4、技術(shù)有效影響深度一般不超高1.2m，濕陷性可完全消失的深度一般為80cm左右，沖擊遍數(shù)以30-40遍為宜。為對振碾的土體進行補充沖擊壓實，定為20遍是比較合適的，補壓的影響深度為1.0-1.2m。 2.3強夯法 加固機理：一是動力加密機理，非飽和為動力密實機理，即強大的沖擊能強制超壓密地基，使土中氣相體積大幅度減少；二是動力固結(jié)機理，強夯加固細粒飽和土為動力固結(jié)機理，即強大的沖擊能與沖擊波，破壞土的結(jié)構(gòu)使土體局部液化并產(chǎn)生許多裂隙，作為孔隙水的排水通道，使土體固結(jié)；三是動力置換機理，強夯加固淤泥為動力置換機理，即強夯將碎石整體打入淤泥成整式置換或間隔夯人淤泥成樁式碎石墩。 應(yīng)用范圍：級以上自重

5、濕陷性黃土、高填路基和大中橋橋頭路基的基底處理。 處理深度：強夯技術(shù)處理濕陷性黃土地基效果明顯，影響深度也大，一般較經(jīng)濟的處理深度為4.06.0m左右，最大可以達到12m。盡管大能量級強夯影響深度可以達到12.0m，但施工難度和投資也相應(yīng)加大。強夯法處理，地基承載力可達到200Kpa。 設(shè)計方案： 考慮因素： 主要考慮因素有：場地地基土的工程地質(zhì)條件。擬建公路的等級、交通量、設(shè)計軸載等設(shè)計參數(shù)。根據(jù)不同的技術(shù)要求選擇相應(yīng)的夯擊方式。應(yīng)考慮的主要技術(shù)參數(shù)：夯擊能、施工具型號、每點夯擊次與時間間隔、遍夯與點夯的時間差。 2、方案設(shè)計： 強夯的單位夯能，在一般情況下，粗顆粒土可?。?000-3000

6、）KN.m/m2，細顆粒土可?。?500-4000）KN.m/m2，夯錘底面宜為圓形，錘底的靜壓力宜為2560Kpa。 土的天然含水量，采用強夯法處理濕陷性黃土地基，土的天然含水量宜低于塑限含水量1%3%。 選取夯錘和落距，根據(jù)所需要的有效加固深度與單位夯擊能，最后選用夯錘和落距，在單位夯擊能相同的情況下，增加落距h比增加錘重W更有效。 通常每個夯點應(yīng)多次重復夯擊，才能達到有效加固深度。夯擊次數(shù)以最后兩擊的平均夯沉量不大于20mm，夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生多大隆起；不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。 夯擊遍數(shù)宜為23遍，對于滲透性弱的細顆粒土，夯擊遍數(shù)可適當增加。最末一遍夯擊后，再以低能量（落距46m）

7、對表層松土滿夯23擊，或?qū)⒈韺铀赏翂簩嵒蚯宄?，在強夯土表面以上并宜設(shè)置300500mm厚的灰土墊層。 夯點平面布置與夯擊遍數(shù)，通常夯擊平面按梅花形（等邊三角形）布置，也可采用行列式或（正方形）布置，夯點間距一般為45m左右。 夯擊范圍，為保證路基的整體工程質(zhì)量，通常要求夯擊范圍超出路基邊線，每邊超出路邊線的范圍宜為設(shè)計處理深度的1/2-2/3，但應(yīng)注意適當照顧路堤或路塹邊坡的穩(wěn)定。 兩遍夯擊的時間間隔，取決于土中超孔隙水壓力的消撤時間。對碎石與砂土可連續(xù)夯擊；對滲透性系數(shù)差小的濕陷性黃土，應(yīng)不少于3-4周。 2.4擠密樁 灰土擠密樁是以生石灰和土為原材料，通過成孔擠密和樁孔填料與地基土中水分反

8、應(yīng)膨脹擠密樁間土，使其消除濕陷性并提高承載力的深層處理地基的方法。 應(yīng)用范圍：級以上自重濕陷性黃土、高速公路中處于厚層濕陷性黃土地段的橋頭過渡段路基和高擋墻路基基底的濕陷性處理具有較好的效果。 處理深度：灰土擠密樁的深度宜為515m，小于5m采用灰土擠密樁不經(jīng)濟，應(yīng)與其他處理黃土濕陷性的措施進行比較論證；大于15m，目前尚無此施工深度的先例。所以，針對高速公路路基而言，采用灰土擠密樁處置黃土濕陷性，其處置深度宜選擇在515m。 設(shè)計方案： 處理寬度： 對于填方路基，處理寬度宜處理至填方坡腳外3m，條件受限時，不得小于1m；對于挖方路基，處理范圍應(yīng)至挖方兩側(cè)邊溝，若條件允許，可將處理寬度放寬至碎

9、落臺。 樁孔布置： 為保證灰土樁的擠密效果，樁孔宜按等邊三角形布置（或梅花形）布置。樁孔中心間距可為樁孔直徑的2.02.5倍。 樁徑選擇： 樁徑選擇應(yīng)根據(jù)成孔設(shè)備、成孔方法、樁間土的擠密效果和工程造價確定，樁孔直徑宜為30cm50cm，最常用孔徑為40cm45cm。 樁體填料： 樁孔內(nèi)的填料采用灰土或素土分層回填、分層夯實，并保證壓實度大于96%；生石灰粉應(yīng)達到級灰標準，并保證粒徑不大于5mm；消石灰與土的體積配合比宜為2:8或3:7。 樁頂封層： 在樁孔回填施工結(jié)束后，填方路基需將地面以下 范圍內(nèi)覆蓋土層和樁體挖除。并在樁頂回填3050cm與樁體同等材料的灰土封層 ，并保證其壓實度大于剩余部分采用路基填料回填，填料材料與壓實度滿足 公路路基設(shè)計規(guī)范JTG D30-2004相應(yīng)規(guī)定。挖方路段則將路床范圍內(nèi)的原地基土和樁體挖除。在挖除后的樁頂回填3050cm與樁體同等材料的灰土封層，并保證其壓實度大于，剩余部分按公路路基設(shè)計規(guī)范JTG D30-2004規(guī)定的路床填料及壓實度回填。 處理后的地基承載力： 灰土擠密樁和土擠密樁復合地基承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復合地基載荷試驗確定。當無試驗資料時，可按當?shù)亟?jīng)驗確定，但對灰土擠密樁復合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2.0倍，并不