现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工技术研究

现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工技术研究

韩高森1陈怀伟2林王剑3

1宏润建设集团股份有限公司2浙江省机电设计研究院有限公司3杭州东升建设工程有限公司

摘要：结合实际工程开发出了一种“现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工技术”，该技术通过在开挖边坡路堤底部水平注浆形成半刚性或刚性承载板，筏板支撑在开挖处打设的弱挤土桩上形成一个整体，将路堤荷载通过承载板和弱挤土桩有效转移到承载力较高的持力层，开挖处回填气泡混凝土，既加强路堤承载能力，达到控制路基沉降的目的。

关键词：公路、路堤、沉降

1前言

工后路基沉降处治方法，通常有加铺法、开挖打桩、开挖轻质材料置换、注浆法等。这些方法在一定程度上达到控制地基沉降的目的，但是加铺法易出现路基沉降的恶性循环，而且多次加铺的工程费用也较高。注浆法对软土较深的情况下很难注浆至相对硬土层，对路基较宽的路段也较难注入路堤中心，同时注浆加固地基如注浆压力或过程控制不当也易导致注浆不均匀，从而导致路面出现波浪等。轻质材料换填技术若在运营阶段开挖路基换填，则会破坏原路面结构，而且施工土方工程量大、造价高。对此开发了“现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工技术”，采用本技术进行施工，工后对路基沉降进行定期检测，路基沉降控制在安全范围内，很好的控制了路堤沉降。

2工艺原理

施工时，对称开挖路堤两侧边坡，并在开挖处打设两排弱挤土桩支撑在持力层，在弱挤土桩横截面位置，采用非开挖横向引孔技术沿纵向在边坡一侧向路堤垫层内横向钻孔，并立刻插入相应管径的注浆钢管，高压注浆形成筏板，开挖边坡部分回填轻质气泡混凝土，降低边坡及路面结构自重[1]。现役公路桩板式承载控制路堤沉降结构示意如图1-1所示，A-A截面图如图1-2所示。

图1-1现役公路桩板式承载控制路堤沉降结构示意如图

图1-2A-A截面图

3施工工艺流程

现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工工法流程如图2所示。

图2现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工流程图

4操作要点

4.1原路堤边坡开挖

先清除边坡表层土30cm，然后把原有路堤边坡按1：0.5削坡，再开挖成高度为100cm，宽度为50cm的台阶[2]。

从原路堤边坡坡脚位置向上分层开挖台阶。路堤两侧开挖示意如图3所示。

图3路堤两侧开挖示意图

4.2布袋碎石注浆桩钻孔成孔

钻进时应保持中速，钻孔至相对持力层减速慢钻，以防卡钻。钻孔完成后挖排水沟，保证后期下放套袋管时排除泥浆[3]。

4.3布袋碎石注浆桩施工

1.工厂采用圆形钢板预制桩尖，桩尖预制时在中心位置设有开孔。桩尖运至施工现场后，将注浆管、土工布袋和钢绞线安装至桩尖上，形成中轴带注浆管的圆柱体空腔[4]。

2.安放套袋管：先在圆柱体空腔底部灌入厚度为1m的清洗过的碎石，让预制桩尖以及碎石在自重下逐渐沉入桩孔的底部，随着预制桩尖的下降，不断向布袋内灌入碎石，直至达到设计深度，灌入碎石的过程中用振动器使碎石振动密实。整个下放套代管的过程，人工或机械拉住钢绞线，一边下放一边放松钢绞线，防止套袋管下放过快，造成土工布袋、注浆管等破坏[5]。

3.注浆：采用高压灌浆泵向预制桩尖底部注浆，旋转注浆管，使高压喷射的水泥浆切割桩底土体，形成桩底扩大端，持续时间为1min左右。然后逐步提升注浆管，往碎石中压力注浆。当注浆至桩顶位置时，将钢筋竖直插入布袋内的碎石中。当桩体上部有浆液溢出时，孔口翻浆比重达到要求后持续注浆30s。

4.4注浆管安装

1.路基灌浆钻孔沿公路走向垂直方向成排布置，布设在最底层台阶处，且每个布袋碎石注浆桩顶部设计布置3根注浆管。

2.灌浆孔为铅垂孔，采用无水钻进方式成孔，终孔直径≥70mm，灌浆孔钻孔顺序为从加固段中间位置向加固段两侧钻孔。

3.横向钻孔完成后，立刻插入相应管径的注浆钢管，注浆管从路基底部一侧钻孔向另一侧穿出，注浆管安装至设计位置后，将注浆管两侧与伸出布袋碎石注浆桩顶面的钢筋绑扎牢固。注浆管结构如图4所示。

图4注浆管结构示意图

4.5筏板灌注施工

按路基灌浆技术要求，第一段注浆压力达到0.2MPa、第二段压力达到0.5MPa，持续灌注10min，即可止浆，停止灌注。

4.6布袋碎石注浆桩盖板施工

路基底部灌浆完成后，拆除封堵设施，在浆液初凝前，在开挖面注浆范围内清理原有填料，使注浆体露出，插入适量纵向钢筋。然后进行盖板钢筋施工，钢筋的交叉点应用钢丝绑扎结实，必要时可用电焊焊牢，并将盖板钢筋、插入注浆体的纵向钢筋、布袋桩顶部钢筋焊接牢固。浇筑混凝土之前，模板应涂刷脱模剂。

4.7气泡混凝土回填

1.清除布袋碎石注浆桩盖板顶部杂物，确保盖板顶部及台阶表面没有积水。

2.施工前沿台阶处自上而下铺设土工布，并将土工布延伸至布袋碎石注浆桩盖板处，防止气泡混凝土从原路堤及地表吸水。

3.气泡混凝土的浇筑施工宜采用配管泵送方式。

5效益分析

5.1技术效益

本技术针对软土地基现役公路出现沉降，在不影响公路通车的情况下，通过开挖原公路两侧边坡，并在开挖处钻孔打设布袋碎石桩，桩底通过高压注浆的方式形成扩大端，增强布袋碎石桩的整体承载力。该布袋碎石注浆桩顶部即原路堤底部，通过钻孔埋设注浆管灌浆形成筏板，筏板支撑在整个路基底部，将路堤自重及上部行车荷载通过筏板传至两侧的布袋碎石注浆桩，最终传至持力层，传力路径相对明确。综上所述，该施工技术能在不影响公路形成的情况下，有效防止路基沉降，且效果明显，具有较好的技术效益。

5.2经济效益

该技术虽然在原两侧边坡处引孔植入了布袋碎石注浆桩，一定程度上增加了施工费用，但与注浆法相比，该施工方法只在路堤底部钻孔注浆形成筏板，大幅度减少了原路堤处钻孔和注浆的施工，从而减少了钻孔机械设备的使用台班，减少机械费用，同时还减少了注浆量，节约材料费用。

5.3社会效益

本工法与传统的施工方法相比，不需要对路面结构进行开挖等施工，因此无需封闭控制沉降路段，公路可正常通车，也不会增加其他路段的车流量，不会对公路附近居民的生活造成影响。

6结论

现役公路桩板式承载控制路堤沉降施工技术适用于公路路堤沉降控制施工，经过实际工程应用得到如下结论：

1、原边坡开挖时，两侧同步施工，并尽可能保持两侧边坡开挖量相同，防止路堤由于两侧受力不均匀造成而造成安全事故。

2、开挖后路堤底部引孔植入注浆管，并从路堤一侧注浆形成筏板基础，该筏板位于原路堤结构和软弱土层之间，减少由于软弱土层承载力不足造成的路堤下沉。

3、筏板注浆完成后立即进行布袋碎石注浆桩盖板施工，筏板两侧和盖板几乎同时完工，筏板与布袋碎石注浆桩形成一个整体。

4、原边坡开挖处回填轻质混凝土，减轻路堤自重，减轻筏板负担，进一步防止筏板与碎石桩连接处断裂，控制路堤沉降。

参考文献：

[1]程龙飞.高速公路路基沉降及施工控制技术的研究[J].工程技术：文摘版：00266-00266.

[2]孙振华.高速公路路基沉降及施工控制技术研究[J].城市建筑，2016（35）：263-263.

[3]王辉军.试析高速公路路基沉降及施工控制技术研究[J].江西建材，2015（8）：131-132.

[4]胡涛.高速公路路基沉降及施工控制技术探讨[J].黑龙江交通科技，2016，39（5）：90-90.

[5]傅珂，梁丽华.公路填筑路基沉降监测与施工控制技术[J].交通世界：工程技术，2014（12）：38-39.