專利名稱：濕陷性黃土路基滑坡處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路基基礎(chǔ)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種濕陷性黃土路基滑坡處理方法。
技術(shù)背景
濕陷性黃土路基的形成原因在上覆土的自重應(yīng)力作用下，或在上覆土的自重應(yīng)力 和附加應(yīng)力共同作用下，天然孔隙率大、透水性強(qiáng)，在干燥狀態(tài)下，有較高的強(qiáng)度和較小的 壓縮性，受水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生顯著附加下沉，其強(qiáng)度也隨著迅速降低的黃 土而降低。由于黃土濕陷而引起地基不均勻沉降是造成黃土地區(qū)事故的主要原因。在路基 施工中，經(jīng)常會(huì)遇到濕陷性黃土及軟土路基，如果處理不當(dāng)，將給以后的運(yùn)營(yíng)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(dǎo)致浙青面層出 現(xiàn)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(shí)也在提高路基面的荷載均 勻分布和承載力。本發(fā)明根據(jù)工程條件，采用碎石樁處理濕陷膨脹黃土松軟土體，在基礎(chǔ)整 體變形下，通過(guò)樁、土的變形協(xié)調(diào)，大部分荷載傳遞給剛度大、強(qiáng)度高的碎石樁體，土體上的 負(fù)荷大為減少，改善了濕陷地基的工程性能。同時(shí)，碎石樁能增加黃土密實(shí)度，使孔隙比減 少，從而消除濕陷性，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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種濕陷性黃土路基滑坡處理方法，其目的在于采用干性碎石樁處理方 法，通過(guò)樁、土的變形協(xié)調(diào)，大部分荷載傳遞給剛度大、強(qiáng)度高的碎石樁體，土體上的負(fù)荷大 為減少，改善了濕陷地基的工程性能。同時(shí)，碎石樁能增加黃土密實(shí)度，使孔隙比減少，從而 消除濕陷性，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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下
一、干性碎石樁處理原理
(I)、碎石樁由粒徑為10 30毫米的碎石、石灰、水泥、河沙、水按一定比例攪拌后 灌注到樁孔，與周圍的黃土形成復(fù)合地基，石灰、水泥吸收黃土周圍的自由結(jié)合水，降低水 的含水量，黃土的收縮使?jié)裣菪詼p弱，土趨于更密實(shí)。
(2)、密實(shí)的碎石樁體取代了與樁體體積相同的軟弱黃土，由于樁的強(qiáng)度和抗變形 性能均優(yōu)于周圍的黃土，所以由樁與樁間黃土共同組成的復(fù)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(wěn)定性和抗破壞力。
(3)、在粘質(zhì)黃土中沉入樁管時(shí)，對(duì)其周圍產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管將地基中 等于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，從而消除黃土濕陷 性，提聞地基承載力。
(4)、土層密實(shí)度增加，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高，表現(xiàn)在標(biāo)貫擊數(shù)增加，從而提高土層本身的 抗液化能力；同時(shí)，碎石樁為良好的排水通道，可以加速擠壓作用產(chǎn)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(jù)模擬實(shí)驗(yàn)得知，改性樁在黃土的影響范圍為樁直徑的4倍，故選用樁的直徑為O. 3米，設(shè)計(jì)樁間距為I米，因此樁的影響范圍有O. 2米的重疊，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性。
二、干性碎石樁施工工藝
(I)、方案選擇成樁方法分為震動(dòng)成樁和錘擊成樁兩大類。震動(dòng)成樁對(duì)臨近建筑 物影響較大，為保證臨近建筑物的安全，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(fèi)較小、成樁陜、操作簡(jiǎn)便，易于控制樁身 質(zhì)量，故選用雙管錘擊成樁法施工。
(2).樁機(jī)選擇與就位選用柴油打樁機(jī)，起重能力300KN，樁錘15KN。樁管護(hù)筒 采用壁厚6毫米無(wú)縫鋼管，內(nèi)配芯管，芯管前安裝合金短刃開口鋼靴樁尖。護(hù)簡(jiǎn)直徑320毫 米，芯管直徑300毫米。芯管采用1:5米，護(hù)簡(jiǎn)長(zhǎng)每節(jié)均為1. 5米。配備投料漏斗及加料設(shè) 備(手推車)。為減少制樁過(guò)程對(duì)樁間土的擾動(dòng)，采用間隔制樁方式施工。樁機(jī)就位后，樁 管尖端對(duì)準(zhǔn)布好的樁位，并確保尖端與孔位中心的偏差不大于2厘米，樁管傾斜度不大于 1/400。
(3)、施工工序
①、錘擊造孔起動(dòng)柴油樁錘，將內(nèi)、外管同時(shí)打入土層中至設(shè)計(jì)規(guī)定的深度，在終 孔后(達(dá)設(shè)計(jì)深度)及時(shí)進(jìn)行清孔。
②、初投“座底”。拔起內(nèi)管(以不堵住外管投料口為限)，打開料口，將碎石裝入 外管里；關(guān)閉投料口門，放下內(nèi)管壓在外管內(nèi)的碎石面上，拔起外管，使外管上端與內(nèi)管和 樁錘接觸；起動(dòng)樁錘，樁底第一次投料宜少，填O. 5手推車(約O. 07立方米)，然后錘擊壓 實(shí)，這一階段叫“座底”，可以保證樁長(zhǎng)和樁底的密實(shí)度。
③、連續(xù)造樁。拔起內(nèi)管，向外管里加碎石，每次投料為I手推車(約O. 14立方 米)，然后錘擊壓實(shí)，保證樁的密實(shí)度；重復(fù)以上步驟，直至拔管接近樁頂。
④、封頂成樁。制樁達(dá)到樁頂時(shí)，最后2次加碎石每次加1. 5手推車，進(jìn)行錘擊壓 實(shí)至地面。這一階段叫封頂。要求有效樁長(zhǎng)偏差不得大于-10厘米。
⑤、回填封閉。所有樁孔封頂成樁后，及時(shí)回填改性土(成樁孔內(nèi)挖出的黃土、石 灰、水=70 20 10)夯實(shí)，干砌片石勾縫封閉。重復(fù)操作，直至邊坡濕陷滑坡外。
本發(fā)明的有益效果在于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(shí)，較振動(dòng)成管法對(duì)地基土結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的擾 動(dòng)小。制樁結(jié)束后，山體恢復(fù)期短，有利于工序銜接，降低工程成本。碎石樁能有效消除黃 土地基濕陷性，其施工方法是因?yàn)闃度号c土體形成復(fù)合路基，可以增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性， 提高路基承載力，減少沉降和不均勻沉降，由于樁的壓縮性比樁間土體低，外部傳來(lái)的荷載 大部分由樁承受，只有小部分荷載直接作用于樁間土體，路基應(yīng)力在一定程度上向樁集中。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1、結(jié)合312國(guó)道平?jīng)瞿扯螡裣菪渣S土路基滑坡處理工程做具體說(shuō)明
1、工程概況
(I)、該工程長(zhǎng)600米，設(shè)計(jì)時(shí)速120公里。本段以路塹通過(guò)，中心挖方高約30米， 左側(cè)擋墻高7. 5米，厚3米。擋墻上為二級(jí)防護(hù)，一級(jí)防護(hù)為漿砌片石加支撐盲溝，二級(jí)防 護(hù)為骨架護(hù)坡。工程完工后6個(gè)月發(fā)現(xiàn)片石護(hù)坡上有8 52毫米寬的裂縫4條，同時(shí)擋墻 與護(hù)坡接壤處鼓包變形。該范圍內(nèi)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(zhì)黃土層，硬塑，II級(jí)土，具II級(jí)自重濕陷性， 濕陷土層厚4. 6 7. 5米；卵石土 厚度大于5米，成份以砂巖、頁(yè)巖為主，混圓狀，粒徑組成20-40毫米、40-60毫米及大于60毫米者分別約占40%、15%、5%，局部夾圓礫及礫石薄層，中密，潮濕，III級(jí)；砂巖抗壓強(qiáng)度50 150Kpa，抗剪強(qiáng)度5 15Kpa，塊狀結(jié)構(gòu)，硬度高。
(3)、水文地質(zhì)條件工點(diǎn)范圍地下水埋深大于20米；地震動(dòng)峰值加速度為O. 4g(V 級(jí)次強(qiáng)震)。
2、處理方案選擇成樁方法分為震動(dòng)成樁和錘擊成樁兩大類。震動(dòng)成樁對(duì)臨近建筑物影響較大，為保證臨近建筑物的安全，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(fèi)較小、成樁陜、操作簡(jiǎn)便，易于控制樁身質(zhì)量，故選用雙管錘擊成樁法施工。
3、樁機(jī)選擇與就位選用柴油打樁機(jī)，起重能力300KN，樁錘15KN。樁管護(hù)筒采用壁厚6毫米無(wú)縫鋼管，內(nèi)配芯管，芯管前安裝合金短刃開口鋼靴樁尖。護(hù)簡(jiǎn)直徑320毫米，芯管直徑300毫米。芯管采用1:5米，護(hù)簡(jiǎn)長(zhǎng)每節(jié)均為1. 5米。配備投料漏斗及加料設(shè)備(手推車)。為減少制樁過(guò)程對(duì)樁間土的擾動(dòng)，采用間隔制樁方式施工。樁機(jī)就位后，樁管尖端對(duì)準(zhǔn)布好的樁位，并確保尖端與孔位中心的偏差不大于2厘米，樁管傾斜度不大于1/400。
4、施工工序
①、錘擊造孔起動(dòng)柴油樁錘，將內(nèi)、外管同時(shí)打入土層中至設(shè)計(jì)規(guī)定的深度，在終孔后(達(dá)設(shè)計(jì)深度)及時(shí)進(jìn)行清孔。
②、初投“座底”。拔起內(nèi)管(以不堵住外管投料口為限)，打開料口，將碎石裝入外管里；關(guān)閉投料口門，放下內(nèi)管壓在外管內(nèi)的碎石面上，拔起外管，使外管上端與內(nèi)管和樁錘接觸；起動(dòng)樁錘，樁底第一次投料宜少，填約O. 07立方米，然后錘擊壓實(shí)，這一階段叫“座底”，可以保證樁長(zhǎng)和樁底的密實(shí)度。
③、連續(xù)造樁。拔起內(nèi)管，向外管里加碎石，每次投料為I手推車(約O. 14立方米)，然后錘擊壓實(shí)，保證樁的密實(shí)度；重復(fù)以上步驟，直至拔管接近樁頂。
④、封頂成樁。制樁達(dá)到樁頂時(shí)，最后2次加碎石每次加1. 5手推車，進(jìn)行錘擊壓實(shí)至地面。這一階段叫封頂。要求有效樁長(zhǎng)偏差不得大于-10厘米。
⑤、回填封閉。所有樁孔封頂成樁后，及時(shí)回填改性土(成樁孔內(nèi)挖出的黃土、石灰、水=70 20 10)夯實(shí)，干砌片石勾縫封閉。重復(fù)操作，直至邊坡濕陷滑坡外。
5、質(zhì)量控制及檢測(cè)
(I).樁身連續(xù)性拔管時(shí)如沒有拔空管現(xiàn)象，一般可避免斷樁，確保樁身連續(xù)，出現(xiàn)樁突然急劇下沉，或同時(shí)發(fā)生傾斜，一般是樁尖劈裂，樁突然難于下沉、樁回跳嚴(yán)重，要拔出芯管看是否有巖石粉末，繼續(xù)、用樁錘連續(xù)打擊3 5次，排除有小塊巖石夾在中間，若多次連續(xù)打擊不能擊破后，才能確認(rèn)此樁已達(dá)設(shè)計(jì)要求。
(2).樁身直徑和密實(shí)度本工點(diǎn)以減少黃土孔隙比，增強(qiáng)密實(shí)度消除濕陷性為主要處理目的，故施工中以填料量控制為主。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，級(jí)配碎石壓實(shí)系數(shù)為O. 62。每I 手推車碎石錘擊密實(shí)后理論制樁長(zhǎng)度為L(zhǎng) = O. 62X0. 14/0. 32X π。為確保樁身密實(shí)度， 施工中按每I手推車成樁O. 8米控制樁身高度，則安全系數(shù)為η。
(3).質(zhì)量檢測(cè)通過(guò)挖除試驗(yàn)樁周圍土體量測(cè)結(jié)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(shè)計(jì)要求。
6、施工注意事項(xiàng)
樁體材料粒徑為10 30毫米級(jí)配碎石。本工點(diǎn)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(jí)配碎石；施工前應(yīng)先做7 9根試樁，通過(guò)試驗(yàn)確定施工參數(shù)；每一工作平臺(tái)施工順序應(yīng)從兩側(cè)開始，逐漸向中間推進(jìn)，每一級(jí)工作平臺(tái)由下向上開挖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定工作平臺(tái)的寬度，坡度越平緩宜寬，反之則以能裝、移柴油樁錘鉆孔機(jī)為宜；如出現(xiàn)拔空管現(xiàn)象時(shí)，須在原位再沉管投料一次或旁邊補(bǔ)打一根樁。
7、工程效果
(I)該工程共計(jì)打樁1236個(gè)，總計(jì)長(zhǎng)7416延米，工程竣工經(jīng)歷3個(gè)雨季后，該護(hù)坡整體穩(wěn)定，未出現(xiàn)濕陷滑坡現(xiàn)象。
(2)該工程共完成40根樁的樁身標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，每根N63. 5值均大于28，平均 N63. 5值為31。根據(jù)桿長(zhǎng)的修正系數(shù)(查《工民建規(guī)范》α = 1.05)與密實(shí)度間的關(guān)系， Ν63. 5 ^ 32. 5時(shí)樁體密實(shí)程度達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，確認(rèn)樁身整體密實(shí)質(zhì)量良好。
(3)該工程主要目的在于消除黃土濕陷性 ，未對(duì)復(fù)合地基承載力作定量要求，故僅抽檢樁身進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)，檢驗(yàn)其密實(shí)度在于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(shí)，較振動(dòng)成管法對(duì)地基土結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的擾動(dòng)小。制樁結(jié)束后，山體恢復(fù)期短，有利于工序銜接，降低工程成本。
權(quán)利要求
1.一種濕陷性黃土路基滑坡處理方法，其特征在于采用干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于2厘米，樁管傾斜度不大于1/400，有效樁長(zhǎng)偏差不得大于-10厘米。
2.如權(quán)利要求1所述濕陷性黃土路基滑坡處理方法，其特征在于所述干性碎石雙管錘擊成樁，其樁底投料約O. 07立方米,然后錘擊壓實(shí)，拔起內(nèi)管，向外管里加碎石料為O.14立方米，錘擊壓實(shí)重復(fù)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(quán)利要求1所述的濕陷性黃土路基滑坡處理方法，其特征在于施工前應(yīng)先做 7 9根試樁，通過(guò)試驗(yàn)確定施工參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及路基基礎(chǔ)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種濕陷性黃土路基滑坡處理方法。其特征在于采用干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于2厘米，樁管傾斜度不大于1/400，有效樁長(zhǎng)偏差不得大于-10厘米，樁底投料約0.07立方米，然后錘擊壓實(shí)，拔起內(nèi)管，向外管里加碎石料為0.14立方米，錘擊壓實(shí)重復(fù)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。其有益效果在于碎石樁能有效消除黃土地基濕陷性，樁群與土體形成復(fù)合路基，可以增強(qiáng)路基的整體穩(wěn)定性，提高路基承載力，減少沉降和不均勻沉降。
文檔編號(hào)E02D3/08GK103015438SQ20111029344
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者李應(yīng)芝 申請(qǐng)人:李應(yīng)芝