两种处理湿陷性黄土路基方法的经济技术比较7291.doc

两种处理深厚层湿陷性黄土路基方法的经济技术比较万仁勇 谢春灵(浙江省交通规划设计研究院 浙江 杭州 310006)摘要黄土是一类结构疏松、具有大孔隙和湿陷性的黄色沉积土层的统称1,它是长期自然地质作用形成的地质体。高速公路路基通过湿陷性黄土时常常不可避免的产生路基沉陷，本文分别研究了CFG桩及PTC预应力管桩两种方法在处理深厚层湿陷性黄土路基的技术原理,并就施工效果及处理整治费用进行充分的比较,在此基础上得出采用PTC管桩处理深层湿陷性黄土路基技术上合理,经济上较CFG桩有明显的优势。关键词黄土 湿陷性 PTC管桩 CFG桩 经济比较 作者简介 万仁勇 男 97年毕业于中国地质大学(武汉) 现从事高速公路设计工作41、工程概述郑州至洛阳高速公路改建工程起于郑州西南绕城枢纽互通西侧2Km，止于洛阳西南绕城任庄枢纽互通西侧，中间通过朱家仓枢纽互通与太澳高速相连，在河南省及整个中原地区的公路运输网中占有重要地位。路线全长106.386公里，其中荥阳市25.600公里，巩义市25.800公里，孟津市31.274公里，偃师市22.213公里，洛阳市1.50公里。全线设特大桥2308.2米/1座，大桥3471.28米/10座，高架桥8103.8米/29座，中桥370.2米/5座，分离式立交994.16米/27座，天桥1896.47米/24座，互通式立交10处，通道4249.79米/176道，涵洞2639.53米/107道。路面2349.549千平方米，填方6070.487千立方米，挖方3677.000千立方米。我院承担的第二设计合同段路线区位于黄土塬梁，黄土发育，厚度大。黄土对工程建筑危害性在于其具有湿陷性，其湿陷性厚度普遍8-10米，多为非自重湿陷性黄土，地基湿陷等级多为（轻微）（中等）级，个别段落为（严重）级。2 、湿陷性黄土路基设计方案由于本项目是高速公路扩建工程，因此路基设计要通过沉降和稳定两方面控制，提高路基的稳定性、减轻新路基沉降对旧路的附加影响、控制路桥差异沉降，防止路面出现纵向裂缝、防止桥头跳车、提高路面行车舒适性。结合本项目改扩建特点，整体式路基段：新老路基差异沉降按10cm控制；分离式路基段：桥台后路基工后沉降不得大于5cm，涵洞、通道台背处不得大于10cm，一般路基段不得大于20cm。本项目对浅层（厚度10米以下的）采用冲击碾压处理，通过冲击碾压破坏湿陷性黄土中的孔隙，从而达到提前减少黄土的湿陷性的目的。对于深层（厚度10米以上的）的湿陷性黄土，经计算，如果湿陷沉降量超过路基控制标准时，采用了两种处理方法，即采用PTC桩或CFG桩处理，桩顶加设碎石褥垫层，提高加宽地基的刚度、强度，减轻新路基沉降对老路基的附加影响沉降。水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩(Cement F1yash Gravel)，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C5C25的桩。亦即这种处理方法是通过在碎石桩体中添加以水泥为主的胶结材料、添加粉煤灰是为增加混合料的和易性并有低标号水泥的作用，同时还添加适量的石屑以改善级配，使桩体获得胶结强度并从散体材料桩转化为具有某些柔性桩特点的高粘结强度桩，桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。PTC管桩又称预应力混凝土薄壁管桩。管桩基础宜用于桩端持力层较厚的强风化或全风化岩层、坚硬粘性土层、密实砂(粉)土层的场地，主要是这些土层适应管桩能进入一定的深度并设计成摩擦端承桩或端承摩擦桩以充分发挥其强度高的特点，从而提高桩的承载力和经济效益。3 、两方案的经济技术比较两种处理方式都分别有几种不同的施工方法，适用于处理湿陷性黄土路基的方法有：CFG桩：长螺旋钻管法、人工或机械洛阳铲法；PTC管桩：静压法施工、锤击式施工以下就两种处理方式不同的施工方法进行技术比较，见比较表：施工方法优点缺点适用条件CFG桩长螺旋钻管法1、低噪音，无泥浆污染。2、 成孔制桩时不产生振动，避免了新打桩对已打桩产生的不良影响。3、成孔穿透能力强，可穿透硬土层，诸如砂层、圆砾层和粒径不大于60mm的卵石层。4、施工效率高。1、堵管问题2、窜孔问题3、阀门打不开的问题4、桩体上部存气体5、先提钻后泵料（施工单位为方便打开阀门而采取的措施，容易影响桩端承载力的发挥）适用于地下水位以上的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土人工或机械洛阳铲法1、便于大面积同时施工2、噪音较低1、遇到底部含水层时不能成孔2、为达到设计桩径，及人工或机械洛阳铲自身的操作原因所成孔往往大于设计桩径515cm,造成用料大大高于设计值。3、遇土体直立性不良时容易塌孔适用于处理深度不大，地下水位以上的粘性土、粉土和填土地基PTC管桩静压法施工1、低噪音，无泥浆污染。2、 成孔制桩时不产生振动，3、施工效率高。1、需要大型设备进场施工，技术要求高。2、机械搬运成本较高适用于对噪音控制较严格的地区，各种地质条件都能适应，要求施工场地较大，方便大型机械调整位置。锤击式施工1、施工机械较简单2、施工效率高1、施工产生噪音较大2、力度控制不好时，容易破坏桩头。适合对噪音控制不严格，场地较小的场地，对各种地质情况适应性较强通过比较不难看出，PTC管桩在施工中质量较容易控制，施工效率较高，CFG桩的施工，存在较多的技术问题，而且对各种地质情况适应性没有PTC管桩效果好。以上从技术层面上进行了比较，下面就经济层面上再进行比较，为便于比较，取公路上处理宽度为19.5米（单侧加宽宽度）长度为100米的范围进行工程量比较，以下为不同桩间距及不同处理深度的比较处理深度CFG桩（直径50cm）处理PTC管桩(直径40cm)处理桩间距1.2m桩间距1.4m桩间距2.5m桩间距2.7mCFG桩长(m)CFG桩长(m)管桩桩长(m)桩帽(个)管桩桩长(m)桩帽(个)处理深度6m数量938468942162 360 1853 309 造价(万元)62.11 45.63 28.19 24.16 处理深度8m数量1251291922882 360 2471 309 造价(万元)82.81 60.84 37.96 32.54 处理深度10m数量15640114903603 360 3089 309 造价(万元)103.52 76.05 44.28 37.96 处理深度12m数量18768137884324 360 3706 309 造价(万元)124.22 91.26 50.60 43.37 处理深度14m数量21896160865044 360 4324 309 造价(万元)144.92 106.47 56.92 48.79 注：CFG桩单价66.19元/m，PTC管桩单价87.68元/m，桩帽352.11元/个。均为各个土建承包商中标单价的平均值。通过比较，不难看出，在不同的处理深度采用PTC管桩较CFG桩要经济得多，主要原因就是，PTC管桩的价格较CFG桩贵约30%，但由于PTC桩单桩强度高，打到持力层后，经现场试桩，单柱承载力达4000KN以上，因此采用了桩帽之后，大大提高了桩土承载比，因此，在设计中可以用较大的桩间距来处理湿陷性黄土路基。4、结论通过以上两种处理方式的对比，我们可以很清楚的知道两种处理深厚层湿陷性黄土路基方法的优劣，结论如下：、 在CFG桩与PTC管桩处理湿陷性黄土路基时，采用PTC管桩技术适用性较好，对一些地质条件较差的地区（如有下水，）适应性较好，施工便利，质量可靠。、 根据两种桩的价格，可以找到两种处理方式的临界价格与处理深度，通