專利名稱：生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生石灰的特性在凍土地基中進行公路路基建設的施工方法。
背景技術：
長期以來，國內外關于多年凍土路基穩定和病害治理的研究一直在持續，通過廣大專家、學者的努力取得了豐碩的成果，理論技術水平有了很大提高，在實踐和生產應用方面也積累了豐富的經驗。通過對我省的多年凍土勘察和一些相關課題的試驗研究，了解到保護路基下的島狀多年凍土是非常困難的，而多年凍土地基的融沉和穩定又需要很長的時間，若對多年凍土不進行處理，在公路的運營過程中勢必會產生病害或潛在一定的不穩定因素，因此，探求有效防治凍土病害并且經濟合理的多年凍土地基處理方案是十分必要的。

發明內容
本發明目的是提供一種利用生石灰的特性在凍土地基上進行公路建設和加固的施工方法。結合黑龍江省多年凍土特征及其病害機理，參考軟基處理方案的加固機理和適用范圍，借鑒石灰樁、灰土擠密樁、砂石樁、碎石擠密樁、夯實水泥土樁、CFG樁、柱錘沖擴樁及淺層換填毛石等常用的地基處理方案，針對不同多年凍土路段地基進行加固處理。本發明的目的是這樣實現的
一種生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其組成包括前期準備，采用回轉或沖擊在多年凍土中鉆進成孔，向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和碎石成樁，生石灰與砂石的體積配合比范圍在1:Γι 1之間。根據土質及地下水情況選用成孔方式，根據多年凍土的類型選擇合理的配合比。

所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和砂石成樁，首先，對于融化層及軟粘性土凍結層，沖擊成孔時對樁孔周圍土層產生很大的橫向擠壓力，樁土擠向周圍的土層，使樁體周圍的土層孔隙比減小、密實度增大；其次，在夯錘夯擊填入孔中的樁體材料時，夯擊能量通過砂石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些砂石擠入四周的凍土中，形成樁的同時，樁周也形成一個與砂石膠結的擠密帶，增大了樁徑；最后，是最有利于消除多年凍土融沉的吸水擠密和膨脹擠密作用，對多年凍土地基的加固作用關鍵在于生石灰吸水放熱能使凍土在短期內全部融化，而凍土只有融化后才能在自重應力和附加應力的作用下完成固結和沉降，從而使地基滿足承載力和變形的要求。所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，為使樁間多年凍土短期時間內全部融化，并且均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離宜為樁孔直徑的3飛倍；樁的直徑宜為30(T600mm ;生石灰砂石擠密樁處理地基的面積，應大于構筑物或路基的底面積；采用局部處理時，對弱融沉及部分融沉凍土地基，超出基礎底面的寬度每邊不應小于O. 5m ;對強融沉及部分融沉凍土地基，每邊不應小于1. Om ;當采用整片處理時，超出基礎底面外緣的寬度，每邊不小于2m。所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的成樁處理之后，對施工地段應及時鋪設砂石墊層并壓實，處理后的路段應盡早填筑路基。及時鋪設砂石墊層和填筑路基，不僅能保證樁頭和樁身強度，還使凍土地基上較長時間具有一定荷載，有利于地基沉降變形的盡快完成，并能防止樁體膨脹引起向上脹拔，避免削弱樁的橫向擠密作用。生石灰砂石樁施工宜從路基兩側向中間進行，以使路基下凍土從兩側向中間融化，有利于凍土融化后水能向兩側排出，并在彌補由于路基兩側基底壓力小于路中而引起的沉降速度不均。所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的前期準備首先清理平整施工場地，鋪設砂墊層并進行碾壓，布置樁位；有地表水時，砂墊層應高于地表水位；樁孔填料前應清除孔內積水及殘渣并及時進行填料；用標準料斗或運料車將拌和好的填料分層填入樁孔夯實，；當采用套管成孔時，邊分層填料夯實，邊將套管拔出；每個樁孔應夯填至地面下l(T30m，其上部樁孔宜用上部墊層材料夯封。有益效果1.本發明采用石灰樁、砂石樁和碎石擠密樁進行組合，采用沖擊或回轉鉆進成孔、夯實成樁的生石灰砂石樁，對退化嚴重的島狀多年凍土和溫度高于-1. (TC的銜接凍土進行促融加固處理是有效的。2.生石灰砂石樁屬于低黏結強度半剛性樁，樁體具有一定強度，其無側限抗壓強度qu在500 IOOOKpa之間，樁頂應力在O. 4 O. 9qu之間，它類似于剛性狀的CFG樁，它具有較高的承載能力和很小的變形，該樁體是利用回轉鉆或沖擊鉆鉆進成孔，在沖擊成孔過程中對地基土產生較大的橫向擠密作用；通過夯錘夯擊填入孔中的生石灰和砂石，形成的密實的樁體，夯擊能量通過樁體材料向樁孔四周傳遞，對樁周土產生一定的擠密作用；樁體形成后，生石灰的吸水放熱反應、體積膨脹，使樁周土產生一定的排水固結。因此，采用生石灰砂石粧能大幅度提聞地基整體承載力和減少沉降量。3.適用范圍較廣，石灰樁法適用于處理飽和黏性土、淤泥、淤泥質土、素填土和雜填土等地，由于生石灰的吸水膨脹作用，特別適用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后還可使淤泥產生自重固結；灰土擠密樁法適用于處理濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基；碎石擠密樁復合地基適用于擠密松散砂土、粉土、素填土和雜填土等地基。當以提高地基的承載力或增強其水穩性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁法。多年凍土地基的特性類似濕陷性黃土地基，它們都是在后期由于外界條件的變化而產生不利影響，多年凍土是由于溫熱條件的變化導致凍土融沉，濕陷性黃土是由于浸水或濕度增大造成地基土濕陷。多年凍土一般埋藏較深且較厚，而生石灰砂石樁法正適用于深層加密處理地基，處理深度一般為5-15m，因此，可以用來對多年凍土地基進行處理，從而提高地基承載力，降低地基壓縮性，從而在一定程度上能夠減弱或消除多年凍土的融沉；更為重要的是，生石灰水化作用放出大量的熱量，能夠在短期內使多年凍土融化，這樣一來，多年凍土地基就變為類似于普通的軟基，而多年凍土的成分大多為飽和黏性土、淤泥、淤泥質土等軟土，而生石灰的吸水膨脹加快了軟土的排水固結速度，避免了多年凍土地基的緩慢融沉和不均勻沉降，減小了工后沉降量，消除了多年凍土地基長期不能穩定對工程造成的不良影響。總之，對于沉降要求不高、具有一定的堆載壓密條件和充足的壓(擠)密固結時間的公路路基，采用生石灰砂石擠密樁應該是非常有效的。4.加固效果好
生石灰砂石樁對多年凍土地基的加固作用主要表現在以下方面A、擠密作用
我省的多年凍土溫度都不很低，大部分凍土溫度在_3°C以上，尤其島狀多年凍土，溫度一般不低于-1. (TC，凍土多為孔隙比較大的軟粘性土凍結形成，其含水量較高，而且其中存在一定量的未凍水，使其具有一定的可塑性，多為硬塑-半堅硬的狀態。因此，采用較大沖擊能的沖擊設備是能在多年凍土地層中沖擊成孔的，在多年凍土勘察的沖擊鉆進證明了這點，并且凍土中成孔質量好，且很少有地下水的影響。因此，對于多年凍土可以參照柱錘沖擴法成孔。采用沖擊成孔，無需外運土方，因而節約了土方的工作量，工期短效率高。但對于凍結的砂、礫石、碎石及較硬粘性土，沖擊成孔是不適合的，宜采用機械鉆進成孔。生石灰砂石擠密樁的擠密作用主要為三個部分。首先，對于融化層及軟粘性土凍結層，沖擊成孔時對樁孔周圍土層產生很大的橫向擠壓力，樁土擠向周圍的土層，使樁體周圍的土層孔隙比減小、密實度增大；其次，在夯錘夯擊填入孔中的樁體材料時，夯擊能量通過碎石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些碎石擠入四周的凍土中，形成樁的同時，樁周也形成一個與碎石膠結的擠密帶，一定程度上增大了樁徑；最后，是最有利于消除多年凍土融沉的吸水擠密和膨脹擠密作用，實驗已經證明，Ikg純氧化鈣消化成熟石灰可吸水O. 32kg，變成氫氧化鈣，而氫氧化鈣仍可吸水，因此降低了凍土融化形成的軟土的含水量。生石灰在吸水后發生體積膨脹，生石灰消化后其體積膨脹約O. 99倍，在5(Tl00kpa壓力下仍能膨脹近30%，由于樁距不大，一般O. 8^1. 5m，樁體的吸水膨脹橫向擠密，相當于對厚度O. 5^1. 2 m的土層進行壓密，并且吸水和膨脹是同時進行，因此加快了軟土的排水固結，縮短了地基的壓縮穩定時間，使處理后的地基土短期內達到均勻穩定。地表填筑路基產生的荷載在凍土層內的附加應力隨深度的增加逐漸減小，深部土層的壓密固結較緩慢，因此地基的沉降穩定就需要較長時間，路基難以在短期達到穩定，甚至可能在公路的運營期產生較大沉降。而生石灰砂石樁能有效的對深部土層進行均勻擠密加固，提高其承載力和減少壓縮性，從而滿足上部荷載對地基的承載力和變形的要求。b、促融固結作用
生石灰砂石樁對多年凍土地基的加固作用關鍵在于生石灰吸水放熱能使凍土在短期內全部融化，而凍土只有融化后才能在自重應力和附加應力的作用下完成固結和沉降，從而使地基滿足承載力和變形的要求。眾所周知，生石灰在土壤里以化合物的形式吸收土中的水，其反應式為Ca0+H20 — Ca(OH) 2+65. 31kJ/kg，Ikg氧化鈣在水化時可產生65. 31kJ的熱量，一般地層中樁身溫度可達200-300°C。由于發熱引起水分蒸發，使天然含水量降低，有利于土壤固結脫水，并促使某些化學反應形成，如水化硅酸鈣的形成。考慮采用生石灰砂石樁對多年凍土進行促融加固，正是利用生石灰吸水放熱這一特性，在凍土層中建立均勻分布的發熱源，促使凍土全部快速融化，從而使地基能盡快穩定。在多年凍土地層中，由于成孔施工擾動和樁體材料具有一定初始溫度(暖季施工)，使樁孔周壁的凍土產生輕微融化，生石灰便會吸收土中的水分發生反應放出熱量，促使凍土進一步融化，同時由于生石灰反應體積膨脹使融土擠密和排水，最終使多年凍土全部融化。生石灰砂石樁樁徑采用300mm，樁中心距lm，采用三角形布樁，用生石灰和級配碎石按3 7的體積比例拌和，多年凍土溫度假定為-1. 5°C，含水量為30% 130% (包括多冰凍土大部分含土冰層的含水量)，并假定凍土中的水全部凍結成冰。通過對吸熱量最大、含水量較大的土層(淤泥及淤泥質土)的估算可以得出，生石灰砂石樁中的生石灰水化放出的熱量完全可以將溫度為-1. 5°c多年凍土全部融化并使溫度升高至(TC以上。對于含水量高于130%的含土冰層，通過增大樁徑或增加生石灰的含量，仍可以使其全部融化并使溫度升高至0°C以上。由于計算中各種指標都是偏于安全采用的，并考慮了 0°C的冰變為0°C得水所需熱量，而且計算中沒計入暖季樁體導入地下的熱量及地表水滲入樁孔所帶入的熱量，因此，實際上多年凍土融化后溫度會更高。所以，采用生石灰砂石樁，對退化嚴重的島狀多年凍土和溫度高于-1. 5°C的銜接凍土進行促融處理是有效的。C、化學加固作用
生石灰水化反應產生的Ca(OH) 2和土中的C02生成碳酸鈣，使樁體中的碎石膠結在一起，形成具有一定強度和水穩定性的樁體，抗壓強度qu在500 IOOOKpa之間，使生石灰砂石樁具有較高的承載能力和很小的變形，并保證樁長較大時，全樁長發揮作用，充分利用土對樁的側阻力和端阻力。熟石灰的Ca2+離子與軟土中鈉離子發生置換，改善了樁間土的性質，并在樁體表層形成一個強度很高的硬殼層，硬殼土使得樁體面積增大、樁徑增粗，使樁土之間的摩阻力增大，硬殼土和樁體共同下沉，保證樁和樁間土能更好地協同作用，共同承擔上部荷載；另一方面，當樁端持力層承載力較高、變形較小時，由于樁間土產生較大的負摩阻力，使融化的多年凍土沉降減弱，一定程度地減小了樁間多年凍土的融沉量。此外，Ca2+離子在水的作用下與軟土顆粒產生絮凝反應作用，這一反應過程使軟土顆粒結合水膜厚度減簿，土的塑性降低，土粒間的粘結力增加，使土體強度和水穩定性提高。最后，熟石灰與粘土顆粒中的活性硅鋁礦物進一步緩慢地產生化學作用，過程中又吸收熟石灰中的水分，形成結晶和生成鋁酸鹽和水化硅酸鈣，改變了粘土的結構，這一反應過程將持續數年，是石灰對軟粘土的后期作用。d、加筋作用
對多年凍土地層處理時，生石灰砂石樁一般要求貫穿整個多年凍土層或樁端進入不融沉或弱融沉地層中，樁體作為豎向加固體，在荷載作用下主要起應力集中作用，從而使樁間土負擔的壓力相對減少， 與原天然地基相比，復合地基的承載力提高、沉降量減小。由于生石灰砂石樁的加筋作用和部分置換作用，增大了地基土的抗剪強度，提高了地基的抗滑穩定能力。此外，樁體在凍土融化壓(擠)密過程中起到了一定的排水作用，不僅縮短了軟土中孔隙水的水平滲透路徑，還能將軟土地基中樁體材料吸收剩余的水分向下或向上排出，加速軟土的排水固結，從而增大地基土的強度，提高軟基的承載力。
具體實施例方式 實施例1:
一種生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其組成包括前期準備，采用柱錘沖擴法在多年凍土中擠土成孔，向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和碎石成樁，生石灰與碎石的體積配合比范圍宜在1:Γι 1之間。根據土質及地下水情況選用成孔方式，根據多年凍土的類型選擇合理的配合比。實施例2
實施例1所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和碎石成樁，首先，對于融化層及軟粘性土凍結層，沖擊成孔時對樁孔周圍土層產生很大的橫向擠壓力，樁土擠向周圍的土層，使樁體周圍的土層孔隙比減小、密實度增大；其次，在夯錘夯擊填入孔中的樁體材料時，夯擊能量通過砂石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些砂石擠入四周的凍土中，形成樁的同時，樁周也形成一個與砂石膠結的擠密帶，增大了樁徑；最后，是最有利于消除多年凍土融沉的吸水擠密和膨脹擠密作用，對多年凍土地基的加固作用關鍵在于生石灰吸水放熱能使凍土在短期內全部融化，而凍土只有融化后才能在自重應力和附加應力的作用下完成固結和沉降，從而使地基滿足承載力和變形的要求。實施例3
實施例1或2所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的成樁布孔方法，為使樁間多年凍土短期時間內全部融化，并且均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離宜為樁孔直徑的3飛倍；樁的直徑宜為30(T600mm ;生石灰砂石擠密樁處理地基的面積，應大于路基底面的面積；采用局部處理時，對弱融沉及部分融沉凍土地基，超出基礎底面的寬度每邊不應小于O. 5m;對強融沉及部分融沉凍土地基，每邊不應小于1.Om ;當采用整片處理時，超出基礎底面外緣的寬度，每邊不小于2m。實施例4
上述的實施例之一所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的成樁之后處理對施工地段應及時鋪設砂石墊層并壓實，處理后的路段應盡早填筑路基，及時鋪設砂石墊層及填筑路基，不僅能保證樁頭和樁身強度，還使凍土路段地基上較長時間具有一定荷載，有利于地基沉降變形的盡快完成，并能防止樁體膨脹引起向上脹拔，避免削弱樁的橫向擠密作用，生石灰砂石樁施工宜從路基兩側向中間進行，以使路基下凍土從兩側向中間融化，有利于凍土融化后水能向兩側排出，并在彌補由于路基兩側基底壓力小于路中而引起的沉降速度不均。實施例5
上述的實施例之一所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，所述的前期準備首先清理平整施工場地，鋪設砂墊層并進行碾壓，布置樁位；有地表水時，砂墊層應高于地表水位；樁孔填料前應清除孔內積水及殘渣并及時進行填料；用標準料斗或運料車將拌和好的填料分層填入樁孔夯實，；當采用套管成孔時，邊分層填料夯實，邊將套管拔出；每個樁孔應夯填至地面下l(T30m，其上部樁孔宜用上部墊層材料夯封。實施例6
上述的實施例之一所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法
樁距應根據設計要求的復合地基承載力、所處理場地地基土性、施工工藝等因素確定，為使樁間多年凍土短期時間內全部融化，并且均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離S，可為樁孔直徑的3飛倍。樁的直徑宜為30(T600mm，可根據設計及所選用的成孔方法確定。常用的樁徑為30(T500mm。選用的夯錘應與樁徑相適應。生石灰砂石擠密樁處理地基的面積，應大于路基底面的面積。采用局部處理時，對弱融沉及部分融沉凍土地基，超出基礎底面的寬度每邊不應小于O. 5m ;對強融沉及部分融沉凍土地基，每邊不應小于1.0m。當采用整片處理時，超出基礎底面外緣的寬度，每邊不宜小于2m。生石灰砂石擠密樁處理地基的深度，應根據多年凍土層的厚度及土質情況、工程要求和成孔及夯實設備等綜合因素確定，當多年凍土層厚度及相對硬層的埋藏深度不大時，應按相對硬層埋藏深度及多年凍土層厚度確定，應使樁端穿透多年凍土層進入融化的硬土層中；當多年凍土層厚度較大，應使樁端進入不融沉或弱融沉地層中，并應估算多年凍土層變形量，按路基的變形允許值確定。生石灰砂石擠密樁復合地基的承載力特征值，應通過現場單樁或多樁復合地基載荷試驗確定。生石灰砂石擠密樁復合地基的承載力特征值，不宜大于處理前的2. O倍，并不宜大于250kPa。初步設計時也可按下式估算
fspk=mRa/Ap+B(1-m) fsk
式中樁間土承載力折減系數β宜按地區經驗取值，如無經驗時可取O. 75、. 95，天然地基承載力較高時取大值；fspk為加固后復合地基承載力特征值(kPa) ;fsk為加固后樁間土承載力特征值(kPa)，也宜按地區經驗取值，如無經驗時可取天然地基承載力特征值fak ；Ap為樁的截面積；m為面積置換率；單樁豎向承載力特征值Ra如采用單樁荷載載荷試驗時，取單樁極限承載力的一半，初步設計時也可按下式估算
Ra=M- Σ qsili+qpAP
式中μ為樁的周長(m) ;11為樁長范圍內劃分的土層數；為樁側第i層土的側阻力、樁端阻力特征值(kpa)，可按有關規范確定；li為樁側第i層土的厚度U)。以上是根據土的阻力計算的單樁承載力，對于樁體本身，其狀體強度也滿足上式所確定的單樁承載力的要求，按下式驗算fcu = 3Ra/AP
式中fcu為樁體混合料試塊(邊長150mm立方體)標準養護28天抗壓強度平均值(kpa)ο生石灰砂石擠密樁復合地基的變形計算，應符合現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》(GB50007)有關規定，其中復合土層的壓縮模量，可采用載荷試驗的變形模量代替。復合地基的變形包括樁和樁間土及其下臥未處理土層的變形。由于多年凍土地基的變形，主要是樁間融化后形成的軟土的變形。對于弱融沉的多冰凍土和融沉的富冰凍土，通過融化并擠密后，樁間土的物理力學性質明顯改善，即土的干密度增大、壓縮性降低、承載力提高、多年凍土的融沉被大部分消除，故樁間土(復合土層)的變形可不計算；但對飽冰凍土及含土冰層應計算處理土層的變形是否滿足路基對沉降量的要求；若不能滿足，可以考慮對路基下的凍土融化形成的軟土進一步加固處理。樁孔內的填料，應根據工程要求或處理地基的目的確定，樁體的夯實質量宜用平均壓實系數控制。樁體材料應分層回填、分層夯實，樁體的平均壓實系數值均不應小O. 96。生石灰的用量和砂石的粒徑組成應根據室內試驗確定，生石灰與砂石的體積配合比范圍宜在1:Γ1 1之間。對于淤泥、淤泥質土等軟土形成的多年凍土，可適當增加生石灰用量，樁頂附近生石灰用量不宜過大。當摻石骨和水泥時，摻加量為生石灰重量的3% 10%。生石灰砂石擠密樁樁孔內的填料量應通過現場試驗確定，估算時可按設計樁孔體積乘以充盈系數確定，可取1. 2^1. 4。如施工中淺層季節融化層較厚時，地表可能產生下沉或隆起現象，則填料數量應根據現場具體情況予以增減。樁體材料中的固化劑生石灰宜采用生石灰粉，有效氧化鈣含量不宜低于70%，消石灰(熟石灰)含量不宜超過15%。骨料采用級配碎石、級配砂及少量石屑等硬質材料，可通過室內試驗確定碎石的最佳級配。生石灰粉在使用前應避免受潮和雨淋，碎石、砂及石屑的含水量不應太大，含泥量不得大于5%，碎石的最大粒徑不宜大于50_。生石灰砂石擠密樁頂部宜鋪設一層厚度為30(T500mm的砂石墊層，其壓實系數不應小于O. 96。由級配砂石、粗砂、碎石等散體材料組成的褥墊層，在促融后的多年凍土復合地基中有以下幾種作用
I)保證樁、土共同承擔荷載。褥墊層的設置為復合地基在受荷后提供了樁的上刺入條件，以保證樁間土始終參與工作。使樁、土受力始終為一常值。當褥墊層的厚度為30cm時，樁土的荷載分擔比較小，充分發揮了樁間土的承載能力，減小了樁頂的應力，避免了頂應力過于集中而使樁體斷裂、壓曲和樁頭被壓碎。2)調整樁、土水平荷載分擔比
當基礎承受水平荷載時，褥墊厚度越大，樁頂水平位移越小，即樁頂受的水平荷載越小。試驗表明，褥墊厚度不小于IOcm時，樁體不會發生傾斜和水平折斷，使樁在復合地基中不會失去工作能力。
實施例7:
多年凍土路段的生石灰砂石樁處理施工，應根據路基土方的施工進度進行安排。生石灰砂石擠密樁的施工方法可采用回轉或沖擊法在多年凍土中鉆進成孔，然后向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和砂石成樁。工藝較為簡單，但確定施工工藝、選擇成孔方法、施工順序、向孔內夯填填料時應注意以下要求。I成孔工藝
成孔方法有沉管(錘擊、振動)、沖擊、回轉鉆進成孔等方法，但都有一定的局限性，如沖擊和錘擊沉管成孔，在密實多年凍土中鉆進可能較困難，回轉鉆進在凍結粘性土地層中效率不高等，因此，應綜合考慮設計要求、成孔設備或成孔方法、現場土質和對周圍環境的影響等因素，選用沉管(振動、錘擊)或沖擊、回轉鉆進等方法成孔。施工成孔或拔管過程中，對樁孔(或樁頂)上部土層有一定的松動作用，因此，施工前應根據選用的成孔設備和施工方法，考慮在場地預留一定厚度的松動土層，待成孔和樁孔回填夯實結束后將其挖除或按設計規定進行處理。2被加固地基土含水量
擬處理地基土的含水量對成孔施工與樁間土的擠密至關重要，尤其是凍土上部的季節融化層。工程實踐表明，當天然土的含水量小于12%時，土呈堅硬狀態，成孔擠密很困難，且設備容易損壞；當天然土的含水量等于或大于24%，飽和度大于65%時，樁孔可能縮頸，樁孔周圍的土容易隆起，擠密效果差；當天然土的含水量接近最優(或塑限)含水量時，成孔施工速度快，樁間土的擠密效果好。因此，在成孔過程中，應根據擬處理地基土的含水量和成孔質量考慮采用套管及其他護壁方案。3成孔和回填夯實
成孔和孔內回填夯實，應符合下列要求。(I)成孔和孔內的回填夯實的施工順序，對整片處理，宜從外(兩側)向里(中間)進行，對較大段落，可采取分段工。(2)向孔內填料前，應清除孔內積水和孔底沉渣，必要時孔底應夯實，并應抽樣檢查樁孔的直徑、深度和垂直度。(3)樁孔的垂直度偏差不應大于1.5%。(4)樁孔中心點的偏差不應超過樁距設計值的5% ；
(5)經檢驗合格后，按設計要求，向孔內分層填人填料，并應分層夯實至設計標高或地表。此外鋪設砂石墊層前，應將樁頂標高以上的松動土層挖除或夯(壓)密實。
權利要求
1.一種生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其組成包括前期準備，其特征是采用回轉或沖擊在多年凍土中鉆進成孔，向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和碎石成樁，生石灰與砂石的體積配合比范圍在1:Γι 1之間，根據土質及地下水情況選用成孔方式，根據多年凍土的類型選擇合理的配合比。
2.根據權利要求1所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其特征是所述的向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和砂石成樁，首先，對于融化層及軟粘性土凍結層，沖擊成孔時對樁孔周圍土層產生很大的橫向擠壓力，樁土擠向周圍的土層，使樁體周圍的土層孔隙比減小、密實度增大；其次，在夯錘夯擊填入孔中的樁體材料時，夯擊能量通過砂石向孔底及四周傳遞，將孔底及樁周圍的土擠密，并有一些砂石擠入四周的凍土中，形成樁的同時，樁周也形成一個與砂石膠結的擠密帶，增大了樁徑；最后，是最有利于消除多年凍土融沉的吸水擠密和膨脹擠密作用，對多年凍土地基的加固作用關鍵在于生石灰吸水放熱能使凍土在短期內全部融化，而凍土只有融化后才能在自重應力和附加應力的作用下完成固結和沉降，從而使地基滿足承載力和變形的要求。
3.根據權利要求1或2所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其特征是為使樁間多年凍土短期時間內全部融化，并且均勻擠密，樁孔宜按等邊三角形布置，樁孔之間的中心距離宜為樁孔直徑的3飛倍；樁的直徑宜為30(T600mm ;生石灰砂石擠密樁處理地基的面積，應大于構筑物或路基的底面積；采用局部處理時，對弱融沉及部分融沉凍土地基，超出基礎底面的寬度每邊不應小于O. 5m;對強融沉及部分融沉凍土地基，每邊不應小于1. Om ;當采用整片處理時，超出基礎底面外緣的寬度，每邊不小于2m。
4.根據權利要求1或2或3所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其特征是所述的成樁處理之后，對施工地段應及時鋪設砂石墊層并壓實，處理后的路段應盡早填筑路基，及時鋪設砂石墊層和填筑路基，不僅能保證樁頭和樁身強度，還使凍土地基上較長時間具有一定荷載，有利于地基沉降變形的盡快完成，并能防止樁體膨脹引起向上脹拔，避免削弱樁的橫向擠密作用，生石灰砂石樁施工宜從路基兩側向中間進行，以使路基下凍土從兩側向中間融化，有利于凍土融化后水能向兩側排出，并在彌補由于路基兩側基底壓力小于路中而引起的沉降速度不均。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其特征是所述的前期準備首先清理平整施工場地，鋪設砂墊層并進行碾壓，布置樁位；有地表水時，砂墊層應高于地表水位；樁孔填料前應清除孔內積水及殘渣并及時進行填料；用標準料斗或運料車將拌和好的填料分層填入樁孔夯實；當采用套管成孔時，邊分層填料夯實，邊將套管拔出；每個樁孔應夯填至地面下l(T30m，其上部樁孔宜用上部墊層材料夯封。
全文摘要
本發明涉及一種生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，公路建設中，遇到多年凍土地基下的島狀多年凍土，是非常困難的，而多年凍土地基的融沉和穩定又需要很長的時間，若對多年凍土不進行處理，在公路的運營過程中勢必會產生病害或潛在一定的不穩定因素。生石灰砂石樁促融加固多年凍土地基的方法，其組成包括前期準備，采用回轉或沖擊在多年凍土中鉆進成孔，向孔內夯填攪拌均勻的生石灰和碎石成樁，生石灰與砂石的體積配合比范圍在14~11之間。根據土質及地下水情況選用成孔方式，根據多年凍土的類型選擇合理的配合比。本發明用于多年凍土地基下的島狀多年凍土路基的公路路基加固施工。
文檔編號E01C3/00GK103061224SQ201310029400
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者謝時靂, 杜士鵬, 辛德仁, 曹洪臣 申請人:謝時靂