溼陷性黃土路基滑坡處理方法
2023-04-24 13:56:21
專利名稱：溼陷性黃土路基滑坡處理方法
技術領域：
本發明涉及路基基礎處理技術領域，具體為一種溼陷性黃土路基滑坡處理方法。
技術背景
溼陷性黃土路基的形成原因在上覆土的自重應力作用下，或在上覆土的自重應力 和附加應力共同作用下，天然孔隙率大、透水性強，在乾燥狀態下，有較高的強度和較小的 壓縮性，受水浸溼后土的結構迅速破壞而發生顯著附加下沉，其強度也隨著迅速降低的黃 土而降低。由於黃土溼陷而引起地基不均勻沉降是造成黃土地區事故的主要原因。在路基 施工中，經常會遇到溼陷性黃土及軟土路基，如果處理不當，將給以後的運營造成危害，危 及行車安全。目前的處理方法主要是防止路基翻漿冒泥，使路基局部沉陷導致浙青面層出 現坑槽或形成放射狀凹型破碎帶、混凝土面板斷裂等危害，同時也在提高路基面的荷載均 勻分布和承載力。本發明根據工程條件，採用碎石樁處理溼陷膨脹黃土鬆軟土體，在基礎整 體變形下，通過樁、土的變形協調，大部分荷載傳遞給剛度大、強度高的碎石樁體，土體上的 負荷大為減少，改善了溼陷地基的工程性能。同時，碎石樁能增加黃土密實度，使孔隙比減 少，從而消除溼陷性，減少壓縮性，提高抗震性能，減少沉降與不均勻沉降，縮短沉降期。發明內容
本發明一種溼陷性黃土路基滑坡處理方法，其目的在於採用乾性碎石樁處理方 法，通過樁、土的變形協調，大部分荷載傳遞給剛度大、強度高的碎石樁體，土體上的負荷大 為減少，改善了溼陷地基的工程性能。同時，碎石樁能增加黃土密實度，使孔隙比減少，從而 消除溼陷性，減少壓縮性，提高抗震性能，減少沉降與不均勻沉降，縮短沉降期。
為了實現上述目的，本發明的具體技術方案如下
一、乾性碎石樁處理原理
(I)、碎石樁由粒徑為10 30毫米的碎石、石灰、水泥、河沙、水按一定比例攪拌後 灌注到樁孔，與周圍的黃土形成複合地基，石灰、水泥吸收黃土周圍的自由結合水，降低水 的含水量，黃土的收縮使溼陷性減弱，土趨於更密實。
(2)、密實的碎石樁體取代了與樁體體積相同的軟弱黃土，由於樁的強度和抗變形 性能均優於周圍的黃土，所以由樁與樁間黃土共同組成的複合地基的性能得到改善，沉降 量也比天然地基小，從而提高了地基的整體穩定性和抗破壞力。
(3)、在粘質黃土中沉入樁管時，對其周圍產生很大的橫向擠壓力，樁管將地基中 等於樁管沐積的土擠向樁管周圍的土層，使土體孔隙比減小，密度增加，從而消除黃土溼陷 性，提聞地基承載力。
(4)、土層密實度增加，結構強度提高，表現在標貫擊數增加，從而提高土層本身的 抗液化能力；同時，碎石樁為良好的排水通道，可以加速擠壓作用產生的超孔隙水壓力消 散，降低隙水壓力上升的幅度，從而提高樁間土的抗液化能力。
(5)、根據模擬實驗得知，改性樁在黃土的影響範圍為樁直徑的4倍，故選用樁的直徑為O. 3米，設計樁間距為I米，因此樁的影響範圍有O. 2米的重疊，增強路基的穩定性。
二、乾性碎石樁施工工藝
(I)、方案選擇成樁方法分為震動成樁和錘擊成樁兩大類。震動成樁對臨近建築 物影響較大，為保證臨近建築物的安全，選用影響較小的錘擊成樁法施工。錘擊成樁法分為 單管成樁和雙管成樁兩種。比較而言，雙管成樁浪費較小、成樁陝、操作簡便，易於控制樁身 質量，故選用雙管錘擊成樁法施工。
(2).樁機選擇與就位選用柴油打樁機，起重能力300KN，樁錘15KN。樁管護筒 採用壁厚6毫米無縫鋼管，內配芯管，芯管前安裝合金短刃開口鋼靴樁尖。護簡直徑320毫 米，芯管直徑300毫米。芯管採用1:5米，護簡長每節均為1. 5米。配備投料漏鬥及加料設 備(手推車)。為減少制樁過程對樁間土的擾動，採用間隔制樁方式施工。樁機就位後，樁 管尖端對準布好的樁位，並確保尖端與孔位中心的偏差不大於2釐米，樁管傾斜度不大於 1/400。
(3)、施工工序
①、錘擊造孔起動柴油樁錘，將內、外管同時打入土層中至設計規定的深度，在終 孔後(達設計深度)及時進行清孔。
②、初投「座底」。拔起內管(以不堵住外管投料口為限)，打開料口，將碎石裝入 外管裡；關閉投料口門，放下內管壓在外管內的碎石面上，拔起外管，使外管上端與內管和 樁錘接觸；起動樁錘，樁底第一次投料宜少，填O. 5手推車(約O. 07立方米)，然後錘擊壓 實，這一階段叫「座底」，可以保證樁長和樁底的密實度。
③、連續造樁。拔起內管，向外管裡加碎石，每次投料為I手推車(約O. 14立方 米)，然後錘擊壓實，保證樁的密實度；重複以上步驟，直至拔管接近樁頂。
④、封頂成樁。制樁達到樁頂時，最後2次加碎石每次加1. 5手推車，進行錘擊壓 實至地面。這一階段叫封頂。要求有效樁長偏差不得大於-10釐米。
⑤、回填封閉。所有樁孔封頂成樁後，及時回填改性土(成樁孔內挖出的黃土、石 灰、水=70 20 10)夯實，幹砌片石勾縫封閉。重複操作，直至邊坡溼陷滑坡外。
本發明的有益效果在於碎石樁體的排水通道作用，是碎石樁法處理飽和軟弱地基 在粘性土中尤其顯著，不受地下水位限制；成樁時，較振動成管法對地基土結構、構造的擾 動小。制樁結束後，山體恢復期短，有利於工序銜接，降低工程成本。碎石樁能有效消除黃 土地基溼陷性，其施工方法是因為樁群與土體形成複合路基，可以增強路基的整體穩定性， 提高路基承載力，減少沉降和不均勻沉降，由於樁的壓縮性比樁間土體低，外部傳來的荷載 大部分由樁承受，只有小部分荷載直接作用於樁間土體，路基應力在一定程度上向樁集中。
具體實施方式
實施例1、結合312國道平涼某段溼陷性黃土路基滑坡處理工程做具體說明
1、工程概況
(I)、該工程長600米，設計時速120公裡。本段以路塹通過，中心挖方高約30米， 左側擋牆高7. 5米，厚3米。擋牆上為二級防護，一級防護為漿砌片石加支撐盲溝，二級防 護為骨架護坡。工程完工後6個月發現片石護坡上有8 52毫米寬的裂縫4條，同時擋牆 與護坡接壤處鼓包變形。該範圍內主要出露地層為黃土，其下為卵石土，再下為砂巖，巖性分述如下
(2)、黃土厚度5 8米，局部夾粘質黃土層，硬塑，II級土，具II級自重溼陷性， 溼陷土層厚4. 6 7. 5米；卵石土 厚度大於5米，成份以砂巖、頁巖為主，混圓狀，粒徑組成20-40毫米、40-60毫米及大於60毫米者分別約佔40%、15%、5%，局部夾圓礫及礫石薄層，中密，潮溼，III級；砂巖抗壓強度50 150Kpa，抗剪強度5 15Kpa，塊狀結構，硬度高。
(3)、水文地質條件工點範圍地下水埋深大於20米；地震動峰值加速度為O. 4g(V 級次強震)。
2、處理方案選擇成樁方法分為震動成樁和錘擊成樁兩大類。震動成樁對臨近建築物影響較大，為保證臨近建築物的安全，選用影響較小的錘擊成樁法施工。錘擊成樁法分為單管成樁和雙管成樁兩種。比較而言，雙管成樁浪費較小、成樁陝、操作簡便，易於控制樁身質量，故選用雙管錘擊成樁法施工。
3、樁機選擇與就位選用柴油打樁機，起重能力300KN，樁錘15KN。樁管護筒採用壁厚6毫米無縫鋼管，內配芯管，芯管前安裝合金短刃開口鋼靴樁尖。護簡直徑320毫米，芯管直徑300毫米。芯管採用1:5米，護簡長每節均為1. 5米。配備投料漏鬥及加料設備(手推車)。為減少制樁過程對樁間土的擾動，採用間隔制樁方式施工。樁機就位後，樁管尖端對準布好的樁位，並確保尖端與孔位中心的偏差不大於2釐米，樁管傾斜度不大於1/400。
4、施工工序
①、錘擊造孔起動柴油樁錘，將內、外管同時打入土層中至設計規定的深度，在終孔後(達設計深度)及時進行清孔。
②、初投「座底」。拔起內管(以不堵住外管投料口為限)，打開料口，將碎石裝入外管裡；關閉投料口門，放下內管壓在外管內的碎石面上，拔起外管，使外管上端與內管和樁錘接觸；起動樁錘，樁底第一次投料宜少，填約O. 07立方米，然後錘擊壓實，這一階段叫「座底」，可以保證樁長和樁底的密實度。
③、連續造樁。拔起內管，向外管裡加碎石，每次投料為I手推車(約O. 14立方米)，然後錘擊壓實，保證樁的密實度；重複以上步驟，直至拔管接近樁頂。
④、封頂成樁。制樁達到樁頂時，最後2次加碎石每次加1. 5手推車，進行錘擊壓實至地面。這一階段叫封頂。要求有效樁長偏差不得大於-10釐米。
⑤、回填封閉。所有樁孔封頂成樁後，及時回填改性土(成樁孔內挖出的黃土、石灰、水=70 20 10)夯實，幹砌片石勾縫封閉。重複操作，直至邊坡溼陷滑坡外。
5、質量控制及檢測
(I).樁身連續性拔管時如沒有拔空管現象，一般可避免斷樁，確保樁身連續，出現樁突然急劇下沉，或同時發生傾斜，一般是樁尖劈裂，樁突然難於下沉、樁回跳嚴重，要拔出芯管看是否有巖石粉末，繼續、用樁錘連續打擊3 5次，排除有小塊巖石夾在中間，若多次連續打擊不能擊破後，才能確認此樁已達設計要求。
(2).樁身直徑和密實度本工點以減少黃土孔隙比，增強密實度消除溼陷性為主要處理目的，故施工中以填料量控制為主。通過現場試驗，級配碎石壓實係數為O. 62。每I 手推車碎石錘擊密實後理論制樁長度為L = O. 62X0. 14/0. 32X π。為確保樁身密實度， 施工中按每I手推車成樁O. 8米控制樁身高度，則安全係數為η。
(3).質量檢測通過挖除試驗樁周圍土體量測結果顯示有效樁身直徑在O. 35 O. 39米之間，成樁效果良好，滿足設計要求。
6、施工注意事項
樁體材料粒徑為10 30毫米級配碎石。本工點天然黃土含水量較高，一般為15% 左右，因此碎石含水量不宜大，一般選用含水量9%的級配碎石；施工前應先做7 9根試樁，通過試驗確定施工參數；每一工作平臺施工順序應從兩側開始，逐漸向中間推進，每一級工作平臺由下向上開挖，根據現場情況確定工作平臺的寬度，坡度越平緩宜寬，反之則以能裝、移柴油樁錘鑽孔機為宜；如出現拔空管現象時，須在原位再沉管投料一次或旁邊補打一根樁。
7、工程效果
(I)該工程共計打樁1236個，總計長7416延米，工程竣工經歷3個雨季後，該護坡整體穩定，未出現溼陷滑坡現象。
(2)該工程共完成40根樁的樁身標準貫入試驗，每根N63. 5值均大於28，平均 N63. 5值為31。根據杆長的修正係數(查《工民建規範》α = 1.05)與密實度間的關係， Ν63. 5 ^ 32. 5時樁體密實程度達到密實狀態，確認樁身整體密實質量良好。
(3)該工程主要目的在於消除黃土溼陷性 ，未對複合地基承載力作定量要求，故僅抽檢樁身進行標準貫人試驗，檢驗其密實度在於碎石樁體的排水通道作用，是碎石樁法處理飽和軟弱地基在粘性土中尤其顯著，不受地下水位限制；成樁時，較振動成管法對地基土結構、構造的擾動小。制樁結束後，山體恢復期短，有利於工序銜接，降低工程成本。
權利要求
1.一種溼陷性黃土路基滑坡處理方法，其特徵在於採用乾性碎石雙管錘擊成樁，碎石粒徑為10 30毫米，樁管與孔位中心的偏差不大於2釐米，樁管傾斜度不大於1/400，有效樁長偏差不得大於-10釐米。
2.如權利要求1所述溼陷性黃土路基滑坡處理方法，其特徵在於所述乾性碎石雙管錘擊成樁，其樁底投料約O. 07立方米,然後錘擊壓實，拔起內管，向外管裡加碎石料為O.14立方米，錘擊壓實重複步驟，直至拔管封頂，成樁回填改性料比例為黃土、石灰、水= 70 20 10。
3.如權利要求1所述的溼陷性黃土路基滑坡處理方法，其特徵在於施工前應先做 7 9根試樁，通過試驗確定施工參數。
全文摘要
本發明涉及路基基礎處理技術領域，具體為一種溼陷性黃土路基滑坡處理方法。其特徵在於採用乾性碎石雙管錘擊成樁，碎石粒徑為10～30毫米，樁管與孔位中心的偏差不大於2釐米，樁管傾斜度不大於1/400，有效樁長偏差不得大於-10釐米，樁底投料約0.07立方米，然後錘擊壓實，拔起內管，向外管裡加碎石料為0.14立方米，錘擊壓實重複步驟，直至拔管封頂，成樁回填改性料比例為黃土、石灰、水＝70∶20∶10。其有益效果在於碎石樁能有效消除黃土地基溼陷性，樁群與土體形成複合路基，可以增強路基的整體穩定性，提高路基承載力，減少沉降和不均勻沉降。
文檔編號E02D3/08GK103015438SQ20111029344
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者李應芝 申請人:李應芝