黄土地质环境下路基处理方案设计

马文华

（承德交通勘察设计院有限公司，河北 承德 067000）

黄土地质环境下路基处理方案设计

马文华

（承德交通勘察设计院有限公司，河北 承德 067000）

在公路路基工程中，针对黄土地质条件，需要采取相应的措施对黄土路基进行处理。论文结合具体的某公路工程，阐述高压旋喷桩注浆施工技术在黄土地质环境下路基处理方案设计中的应用，希望能对类似工程起到借鉴作用。

黄土地质环境；路基处理；方案设计；高压旋喷桩

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.031

1 引言

随着我国公路建设事业的不断发展，公路建设不断向着西部推进。在公路工程建设项目中，遇到的黄土地质环境软土路基问题越来越多。为了满足公路工程的施工要求，应对黄土路基问题进行处理[1]。在进行黄土路基处理设计方案的确定时，应以高质量和高标准为基础，遵循经济、合理的原则。本文结合具体的某公路工程，阐述高压旋喷桩注浆施工技术在黄土地质环境下路基处理方案设计中的应用。

2 工程概况

本工程为某一高速公路施工建设项目。该公路的设计行车速度为100km/h。按照双休车道进行设计。在该公路的沿线内分布着较多的黄土路基。黄土路基无法满足工程的施工要求，因此，需要对其进行处理。

3 黄土软基处理方案设计要求

在进行黄土软基处理方案的设计时，应综合考虑工程的地质条件、工期质量要求、材料供应等各方面的因素，遵循因地制宜、就地取材、综合治理的原则，从而确保处理方案满足技术先进、经济合理的要求。

2）设计需满足的条件。在对处治方案进行设计时，应从经

济和技术等方面进行设计方案的比选，同时遵循先简后繁、就地取材的原则。软基路堤的设计宜采用动态设计方案，对于施工过程中各种因素的变化应及时进行收集，并根据要求对原设计进行适当的修改和优化。

4 黄土地区软基处理设计方案

本工程采用高压旋喷注浆法进行黄土软基的处理。在进行设计时，重点考虑的内容为注浆的加固深度、有效桩长、桩身强度等。设计的注意内容包括桩径、桩长、强度、布孔形式、孔距以及承载力等[2]。

在高压旋喷注浆法的设计中，需要考虑的内容包括以下几点：

1）当在软土中存在相对硬层时，应先使桩长达到硬层处，然后在选择合理的置换率。

2）当软土较为深厚时，需要重点考虑桩身的强度和桩位的布置方式。这是因为桩身强度越大，则下卧层所受到的附加应力就越大，这会引起更大的沉降。

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3）在饱和黏性土中，单管发施工的喷射桩桩径在0.6～1.2m之间。在硬土层和砂砾层中，考虑到土层在竖向上的变化，因此，需要进行复喷，以确保桩的完整性。

5 高压旋喷注浆方案设计

根据本工程的具体情况，采用单管法就可以满足工程要求和地基承载力，因此本工程确定采用单管法。

5.1 旋喷桩尺寸和强度设计

1）旋喷直径的确定。旋喷直径的确定直接关系到软基处理工程的成败。在进行固结体尺寸的设计时，需要考虑到的因素包括土质情况、注浆管的类型以及喷射技术等因素。在没有相关试验资料的情况下，对于小型的工程，可以根据经验进行尺寸的选择，但是对于大型的工程项目，则应通过现场的喷射试验予以确定。经验采用取值进行喷射桩直径的确定往往存在较大的误差，因此一般情况下，通过计算的方式以确定喷射桩的直径。本工程的黄土为黏性土，其标准贯入值在2以下，因此，本工程喷射桩的直径设计为0.6m。

2）旋喷桩强度的设定。在高压旋喷注浆法中所采用的注浆材料为水泥。在进行固结体抗压强度的初步设计时，应综合考虑土层的性质，如表1所示为单管法固结体强度的参考表。对于固结体无侧向抗压强度一般情况下可以取为2MPa。

表1 单管法固结体强度的参考表

5.2 地基加固工程设计

1）单桩轴线承载力设计。在进行单桩轴线承载力的设计时，应采取相关计算公式进行计算，并通过现场的载荷试验予以调整和确定。在计算时，需要重点考虑的因素包括桩径和桩的面积。本工程喷射桩的单桩轴线承载力设计值为420kN。

2）复合地基承载力设计。在进行旋喷桩桩承载力设计时，考虑到旋喷桩的强度较低和经济性两个方面的因素，因此，需要对其复合地基承载力进行设计。当在黄土软基中采用高压旋喷桩进行处治，需要按照复合地基进行对待。对于黄土软基高压旋喷桩复合地基承载力的确定应采取相关计算公式进行计算，并通过现场的载荷试验予以调整和确定。本工程所设计的复合地基承载力设计值为200kPa。

5.3 布孔形式及孔距

1）布孔形式。在进行喷射桩的平面形式进行布置时，需要考虑路基的加固目的。一般情况下，进行路基加固的布孔形式包括两种形式，分别为三角形和矩形。在本工程中采用喷射桩进行路基的加固采用的是三角形的布孔形式。

2）孔距确定。在进行注浆孔距的设计时，需要通过相关的计算公式进行确定。经过计算分析，本工程的注浆孔距取为2m。

5.4 喷射浆液材料

一般情况下，在高压旋喷喷射法中，所采用的浆液基本材料为水泥。一般情况下，可以将水泥浆液分为普通型浆液、速凝-早强型浆液以及高强型浆液。普通型浆液比较适合在无特别要求的工程中进行应用。速凝-早强型浆液则比较适合在地下水位较高或者早期需要承担较大荷载的工程中进行应用。高强型浆液可以选择高标号的水泥。根据高压旋喷注浆法的施工要求，水泥浆液应满足可喷性、稳定性、力学性能等方面的要求，同时需要考虑浆液的胶凝时间。在我国普遍采用的是以水泥浆为主剂，并掺入少量外加剂的水泥浆液。在本工程中，所采用的水泥为425#普通硅酸盐水泥。

一般情况下，水泥浆液的水灰比在1:1～1.5:1之间即可满足浆液的喷射效果。在本工程中所采用的水泥浆液的水灰比取为1:1。

5.5 注浆边界范围确定

对于高压旋喷注浆法的喷射范围，应通过施工现场的试验进行确定。根据相关的理论可以知道，喷射范围与土体的类型和密实程度有着非常密切的关系，同时不同的喷射方法所产生的喷射范围也有所不同[3]。

注浆喷射范围的确定主要包括平面上处治长度和宽度的确定以及垂直方向上喷射深度的确定。在本工程中进行黄土路基公路中轴向方向上长度的确定，主要以综合考虑承载力和沉降量两个标准，本工程的设计承载力应控制在200kPa以上，沉降量应控制在30cm以下。对于公路中轴线方向长宽度的确定，主要是考虑路堤底部的宽度，以此作为高压旋喷注浆的处治宽度，本工程的处治宽度在40～50m之间。对于处治深度的确定则应达到持力层的深度。本工程的喷射桩的深度应控制在10～17m之间。

6 结语

根据工程实践经验，黄土地质路基相对其他地质路基来说处理较为复杂，应当遵循因地制宜、就地取材、综合治理的原则，选取合理的路基设计方案。本文结合本工程地质特点，采用单管法施工方案，提出合适的桩距和桩径以及布孔方式等方案，为同类工程提供参考实例。

【1】庞旭卿.路基黄土强度特性与地基承载力研究[D].西安：长安大学，2007.

【2】郑新军.高速公路路基高压旋喷桩处治施工技术[J].中国西部科技，2015（6）：46.

【3】任庆昌.旋喷桩加固客运专线路基挡土墙地基设计应用[J].铁道工程学报，2007（12）：36-38.

Design of Subgrade Treatment Scheme in Loess GeologicalEnvironment

MA Wen-hua
（Chengde Traffic Surveyand Design InstituteCo.Ltd.,Chengde 067000，China）

Inthehighwaysubgradeengineering,inviewofthegeologicalconditionsofloess,thecorrespondingmeasuresshouldbetaken todealwiththeloesssubgrade.Thispaperwillbecombinedwithaspecifichighwayproject,describestheapplicationofhigh-pressurerotary jetgroutingpileconstructiontechnologyintheLoessgeologicalenvironmentroadbedtreatmentprogramdesign,hopingtoplayareferenceto similarprojects.

loessgeologicalenvironment;subgrade;design;highpressurejetgroutingpile

U419.4

B

1007-9467（2016）07-0127-02

2016-03-09

马文华（1974～），男，河北承德人，高级工程师，从事公路勘察设计与研究，（电子信箱）mawenhua2015@163.com。