中交三公局桥梁隧道工程有限公司北京100012
摘要：本文以陕西境内黄陵至延安高速公路扩能工程试验段路基工程施工为背景，对于湿陷性黄土地段路基及桥涵（通道）台背出现下沉进行了原因分析，通过分析不同填料的路基及台背裂缝问题，处以合理的加固措施，有效的控制路基及桥涵（通道）台背的施工质量。
关键词：湿陷性黄土；裂缝；加固；措施
引言
黄陵至延安高速公路扩能工程是西安至延安高速公路扩建工程的一部分，该路段地貌属黄土沟壑地貌，地形变化大，填挖路段较多；湿陷性黄土发育，湿陷等级高，路基及台背地面沉降较严重，差异沉降时有出现，表现为路基表面纵向裂缝发育，需要对病害路段进行加固处理。
1工程概况
黄延高速公路扩能工程路线南起宜君县，途径黄陵、铜川、富县至延安，按双向六车道高速公路标准，路线全长154.781公里，设计时速100公里/小时，路基宽度33.5米。路线穿越黄土塬一沟壑地貌区，部分残塬塬面开阔平坦，但塬边却支离破碎，冲沟深切，黄土悬崖陡立，沟壑纵横。路基交验前，通过检测发现龙头河一号大桥、富寺路大桥、庙上大桥、冲沟中桥桥台台背及挡墙墙背路基处出现不同程度的下沉、纵向裂缝。
2原因分析
路基及台背填料类型较复杂，主要有灰土、片石、石渣、素土等，基础处理类型主要有灰土挤密桩、水泥搅拌桩、干拌水泥碎石桩、浆砌片石、灰土垫层、灰土换填、碎石垫层、砂砾垫层等。项目在2015年5月至6月期间，先后4次出现不同程度的大暴雨，雨水汇积在耳背墙低洼处、灌入台背，加至黄延高速扩能工程路基的湿陷性黄土发育，湿陷等级较高，且标段建设工期短，自然沉降期短，路基及台背沉降受地下水及地表水影响较大，所以部分路基段落出现纵向横向裂缝。
3加固措施
加固拟采取注浆、Φ400mm灰土挤密桩、Φ150mm水泥碎石桩、Φ150～400mm混凝土桩四种方案进行加固，并且巡查路基坡脚外50米范围内的地貌情况，对裂缝和积水洼地等，采取填平夯实，防止水流下渗。
3.1注浆
在路基开裂、沉降处理过程中，尤其是在高填浅挖路段采取注水泥浆液固结的方式处理，能够使路基稳定，不再出现裂缝、发生沉降。水泥浆液采用水泥-水玻璃双液注浆，浆液参数为：水玻璃模数M=2.8～3.1，水玻璃溶液浓度Be′=35～40，水泥浆水灰比W/C=0.75：1～1.0：1（重量比），水泥浆：水玻璃=1：0.5～1：1.0（体积比）。该技术是利用打入的注浆管，将水泥浆液均匀的注入填筑的路基层中，水泥浆液注入时，在周围的路基填料中，通过渗透、填充、密实、扩散赶走填料缝隙中的空气和积水，从而形成浆脉。在路基填筑质量不乐观的情况下，随着水泥浆液的注入，浆液通过裂缝和渗透，将填料中砂砾石之间的空隙塞满，使之在层间形成方向各不相同的带状、片状、块状的浆液体，经过一定时间的养生，水泥浆液凝结硬化后，松散的填料胶结成一个整体良好、强度高、防水性能强的“结石体”。注浆的过程中由于压力，会挤压临近的填料，会使填料被挤压密实，固结形成强度，能大大的提高承载力。同时在施作钻孔时，形成了桩柱体，与周围的填料相互作用均匀受力，形成了复合地基，更进一步提高了路基的承载力。
注浆孔按沿路基裂缝纵向方向每3米布设一个注浆孔，裂缝横向方向布置两排注浆孔，并呈梅花形布置。桥台加固范围为路基内侧纵、横两个方向，结合现场沉陷实际情况确定平面加固范围，纵向加固范围起于桥台起（终）点界限处，止于桥台搭板，对于不设桥台搭板的原则上纵向处理长度不超过10m，横向加固范围为路基宽度。注浆加固宜用单管注浆工艺，注浆孔孔径设置为89～150mm，呈梅花状布置。为保证路基基底稳定性，加固深度必须深入路基设计原地面以下1米。注浆加固时封孔的深度应≤3m，同时要尽可能的靠近孔底出，以保证整体加固的效果。注浆加固还需要进行二次注浆，即先对周边孔进行注浆加固，压力值不超过0.3MPa，再对中间孔位进行注浆，压力值按0.3～1.0MPa控制。对于已有挡土墙、锥坡、八字墙等结构物的地段要时刻关注注浆压力，以不超过0.5MPa为宜，避免对周边已有结构物的破坏。
3.2Φ400mm灰土挤密桩
灰土挤密桩是通过机具锤击钢管打入土中，使其侧向挤密成孔，桩孔位置原有的土体被强制侧向挤压后，相邻孔间的土体的密实度增大，将钢管拔出后，在孔内分层回填灰土，然后分层夯实，形成密实并且强度高的桩体，而且在夯实过程中，孔壁土体径向扩张会进一步的挤密，同时桩与路基填料形成紧密结合体地基，共同承受上部的荷载，进而减少总沉降量。
灰土挤密桩的填料孔间距在桥涵和通道段落按1.2m，挡土墙段落按1.5m，桩长以至少要穿透填料层，以进入硬塑性黄土1m来控制。灰土挤密桩桩体材料采用石灰、土料混合料，土料选用纯净黄土，其有机质含量不允许超过5%，混合料中不允许含冻土或者膨胀土，使用前应过10～20mm的筛，混合料的含水量应该满足土料的最优含水量，其允许偏差不超过±2%。桩体使用的白灰为消解后的石灰，石灰块径不能大于5mm，夹石量不能大于5%；使用的土颗粒粒径不得大于15mm，灰土采用“厂拌法”按设计配合比集中拌和，体积比为石灰：土=2：8。填料前应清除孔内杂物、积水、落土等，先夯实孔底，然后开始填料，填料过程中要保证填料能够达到孔底，并且均匀填料，夯实时，夯锤重量要大于1000Kg，夯锤直径大于300mm，为保证桩顶夯实质量，加固范围内需挖掉顶部的30cm桩体及桩间土，采用灰土垫进行层夯实处理，其体积比为石灰：土=2：8，夯实工艺采用全范围加固夯实，用压路机分两层进行碾压，在边缘和接缝处增加碾压遍数。
3.3Φ150mm水泥碎石桩
水泥碎石桩与灰土挤密桩加固机理一致，只是桩体材料不同。Φ150mm水泥碎石桩采用地质钻机、车载钻机、潜孔钻等设备成孔，成孔直径不小于150mm；钻机需放置平稳，以确保桩孔倾斜度满足设计要求。
水泥碎石桩填料按C20控制，集中拌和，填料水泥、碎石、生石灰、砂子拌和应搅拌均匀、颜色一致，并应随拌随用。夯填所用的料应防止日晒雨淋。填料前应清除孔内杂物、积水、落土等，先夯实孔底（夯次不小于6次），填料时应均匀填料，夯实时夯锤重量大于120㎏，夯锤直径大于10cm。为确保施工质量，回填时应该连续施工，每一个桩孔回填时采用一次性分层回填夯实，不允许间隔或隔日施工，以免降低桩的承载力。
3.4Φ150～400mm混凝土桩
混凝土桩加固路基的方法是通过混凝土桩自身具有很强的粘结强度，通过桩身的强度和挤密桩周围土的承载力，充分发挥桩侧摩阻力，提高路基土的承载力。
混凝土桩桩径Φ150mm的桩间距为1.0m，Φ300mm的桩间距为1.2m，Φ400mm的桩间距为1.5m，利用打桩机成孔，成孔钻机防止水平，以确保桩孔倾斜度满足设计要求。Φ400mm混凝土桩采用C30强度混凝土，Φ150mm混凝土桩采用C20强度混凝土。对于台背发生明显张拉破坏或外移，可通过加筋设计提高混凝土桩抗剪强度，采用不小于φ16钢筋作为主筋，上下钢筋端部处采用钢筋焊接成“十”字型，间隔一定长度相邻“一”字方向成90°夹角，每根主筋焊接不超过四处，防止阻挡震动棒的震捣，焊接支架用于固定主筋于桩中央。
结语
黄陵至延安高速公路扩建工程路基及桥涵（通道）台背开裂部位按照上述处理措施施工完成后，通过检测，路基及台背填筑质量达设计要求，保障了后期运营安全。
参考文献：
[1]赵志强.水泥土挤密桩在湿陷性黄土地基处理中的应用研究.《建筑技术开发》2018年04期.
[2]祁红花.浅谈G215线大察公路一期工程桥涵台背压浆固结处理.《建筑工程技术与设计》2016第09期.