高速公路拼宽低标号素混凝土桩软基加固应用研究.doc

高速公路拼宽低标号素混凝土桩软基加固应用研究 刘汉龙1 陈永辉1 徐立新2 （河海大学岩土工程研究所 南京 210098，浙江省交通规划设计院，杭州，310000) 摘要：目前许多高等级公路面临着拼宽的问题，其中软基处理问题是拼宽工程中的一个难点。本文介绍了低标号素混凝土桩在杭金衢高速公路某段路基拼宽软基处理工程中的应用情况，介绍了低标号素混凝土桩的设计方法、施工工艺以及加固效果，通过这种方法处理达到了减小工后沉降，加速施工工期的目的，这种方法为高速公路拼宽工程中首次使用，为今后类似工程中地基处理方案的选择提供借鉴和参考。 关键词：高速公路 拼宽 低标号素混凝土桩 1 工程概况 随着经济建设高速发展，目前华东地区有许多高速公路已不能满足交通流量急速发展的需要，因此许多高速公路急需进行拼宽改造。如果在软土地基上进行路基拼宽，由于老路一般沉降已稳定，因此对全线新拼宽部分的工后沉降控制要求均相当严格，如何控制拼宽新路的工后沉降即选择经济合理的地基处理方式是拼宽工程中的一个难题。杭金衢高速公路部分拼宽软基路段采用低标号素混凝土桩这种新型的高速公路地基处理方式，获得了很好的效果，本文将介绍这种地基处理方法的设计、施工过程以及加固效果，为今后高速公路拼宽工程在地基处理设计时提供了一种新的思路和方案。 浙江杭金衢高速公路萧山段于2001年年底路基已进入预压期，沉降速率已接近稳定，即将进入路面施工准备阶段。后来由于杭州市绕城公路建设需要决定在张家畈处（K16+200～K17＋760）增加一个杭金衢高速与新建绕城公路互通立交，因此对此段要进行路基拼宽。拼宽段路基位于软基之上，软基深度普遍在20m左右，最深的接近25m，软土层物理力学特征较差。为了满足工后沉降及工期要求，需对该拼宽路段进行地基处理。且该工程从开工至通车仅一年左右时间，工期又非常紧张，通过反复的经济技术比较，最后采用了低标号素混凝土桩的地基处理方案，不仅满足了工期要求，并取得了很好的加固效果，通车后，拼宽部分与老路部分没有出现差异沉降。 2 拼宽段软基处理设计 2.1 工程地质及水文地质条件 经钻探表明，建设场地表层为湖沼积亚粘土为主，其下为海积软土，局部夹软塑～流塑状亚粘土。场地土层自上而下大致可以分为以下几层，即： a.表层土：埋深约为2.0-4.0m左右，以素填土、根植土和新近沉积的亚粘土为主，局部地段有河沟淤泥、杂填土。 b.淤泥质粘土或淤泥质亚粘土：灰色，流塑，局部地段为淤泥，该层厚度9.4～25m左右不等，变化较大，该层土含水率高，孔隙比大，为高压缩性的软土，工程特性差，为主要压缩土层。 c.粘土及亚粘土层：该层的顶埋深约14.0-25.0m左右。处可塑-硬塑状态，中等压缩性，力学性质较好 。 从以上地质条件看，该路段为典型的软土地基，填土高度在2.8～5.1m之间，大部分为4m以上，因此必须采用合适的地基处理方案进行软基处理。 2.2 地基处理方案的选择 目前在高速公路拼宽工程中一般可以采用如下一些地基处理方法：排水固结结合堆载（超载）预压、深搅桩（干喷或湿喷）、预应力管桩、CFG桩、PCC桩、钻孔灌注桩、EPS轻质路堤等。针对本工程，由于该拼宽工程要与主线一起通车，连同路面等只有一年左右的工期，工期相当紧张，因此采用排水预压的地基处理方案根本无法满足工期要求，采用粉喷桩方案又由于软土深度过深无法使用，采用预应力管桩、EPS轻质路堤、钻孔灌注桩则费用过高，CFG桩施工较为麻烦且当地缺乏粉煤灰材料，通过反复的经济技术比较最后决定采用振动沉管低标号素混凝土桩进行加固。比较常见的振动沉管钢筋混凝土桩是一种比较成熟的地基处理方法，在工民建等工程中多有采用，施工时不会有很大的难度且当地振动沉管桩机较多，便于短时间内组织机械加快工期。由于本工程为路基工程，承载力要求较低，因此设计时振动沉管桩可以不采用钢筋，且对混凝土的抗压强度要求不高，可以采用较低标号的混凝土，即采用低标号的素混凝土桩来降低造价，相比较而言低标号素混凝土桩时一种比较经济的地基处理方式。 2.3 低标号素混凝土桩的设计 由于低标号素混凝土桩在高速公路拼宽中首次使用，且处理段地基条件较差，本次设计采用理论设计和现场试桩检测相结合的方法来确定设计、施工参数和指标。 2.3.1 计算方法 由于本工程为路基工程，最高填土为5m多，这种工程采用低标号素混凝土桩复合地基处理后，承载力一般能够满足要求，但对变形要求较为严格，因此这种工程可按沉降控制要求进行设计，然后验算复合地基的承载力和稳定性。在沉降满足要求的条件下，承载力一般情况下都能满足要求。 沉降计算采用复合地基的沉降计算理论进行。低标号素混凝土桩作为高粘结强度桩与褥垫层、桩间土共同形成复合地基。目前复合地基的沉降计算理论正