貴廣鐵路9標(biāo)CFG樁檢測(cè)及分析

徐 峰

1 工程概況

貴廣鐵路GGTJ-9合同段,起訖里程 DK567+174.16～DK628+043.27,線路長度60.984 km。本標(biāo)段軟基處理加固深度為10 m時(shí),采用CFG樁加固。采用直徑50 cm,間距為1.2 m樁體,呈正三角形布置。要求CFG樁必須穿透軟弱土層至硬底層,對(duì)于第四系地層一般應(yīng)嵌入砂類土或硬塑黏性土,深度不小于2 m。CFG樁布置見圖1。

2 施工配合比設(shè)計(jì)

泵送混合料理論配合比為：水泥∶河砂∶碎石∶粉煤灰∶外加劑∶水=1∶4.78∶6.08∶1.00∶0.01∶1.00;現(xiàn)場(chǎng)泵送混合料施工配合比為：水泥∶河砂∶碎石∶粉煤灰∶外加劑∶水 =1∶4.97∶6.08∶1.0∶0.01∶0.67。150×150×150標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度不小于15 MPa,坍落度控制在160 mm～180 mm的混凝土。采用混凝土攪拌站集中拌和,攪拌時(shí)間為2 min,混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送。

3 樁身完整性與承載力檢測(cè)

CFG樁在選擇DK580+550～DK580+650段路基工程首次對(duì)樁身完整性及承載力進(jìn)行了檢測(cè)。

3.1 樁身完整性檢測(cè)

3.1.1 完整性檢測(cè)

在CFG樁澆灌過程中現(xiàn)場(chǎng)制作6組混合料標(biāo)準(zhǔn)立方體試件,3組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(溫度 20℃±1℃,濕度不小于95%),3組同條件養(yǎng)護(hù),試件3 d,7 d,28 d抗壓強(qiáng)度見表1。

表1 CFG樁抗壓強(qiáng)度對(duì)比表 MPa

樁身完整性在其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上后采用RSM-PRT低應(yīng)變測(cè)試儀對(duì)該段686根CFG樁樁身完整性全部檢測(cè),其中一類樁617根,二類樁 13根,斷樁 56根,無三類樁。一類樁占90%,二類樁占1.9%,斷樁率為8.1%。經(jīng)開挖驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)大部分?jǐn)鄻段恢枚荚?.8 m～2.0 m范圍之內(nèi),斷口處呈現(xiàn)新鮮混凝土面,斷樁是由于開挖樁間土和破樁頭時(shí)對(duì)樁身的擾動(dòng)造成的,二類樁主要是由于提鉆過快導(dǎo)致樁身局部夾泥。波速平均值在4 000 m/s左右,經(jīng)抽芯驗(yàn)證檢測(cè)樁長與施工樁長偏差在±30 cm以內(nèi)。

3.1.2 低應(yīng)變反射波法測(cè)試注意問題

1)樁頭的處理：樁頭的處理以露出新鮮含骨料的混凝土面為止,在樁中心處打磨1個(gè)直徑約7 cm的點(diǎn),圍繞著這個(gè)點(diǎn)在距樁心2/3～3/4半徑處再打磨3個(gè)點(diǎn),4個(gè)點(diǎn)盡量平整、干凈。2)傳感器的安裝：傳感器的安裝必須通過耦合劑與樁面粘結(jié),且應(yīng)與樁頂面垂直,耦合劑選擇粘性好的黃油,檢測(cè)量大時(shí)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。3)擊振點(diǎn)及擊振方式的選擇：對(duì)于CFG樁測(cè)試一般采用尼龍錘或小鐵錘擊振。尼龍錘與小鐵錘相比,脈沖寬、頻率低、衰減快,淺層缺陷和微小缺陷很難做出判斷,當(dāng)根據(jù)信號(hào)發(fā)現(xiàn)淺層部位異常時(shí),建議用小鐵錘,其重量小、能量小、脈沖窄、頻率高,可較準(zhǔn)確的確定淺層缺陷的程度和位置。4)樁周土層的影響：當(dāng)樁周土從軟土層變化到硬土層時(shí),采集的波形曲線會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似擴(kuò)徑的反射波,而當(dāng)樁周土從硬土層變化到軟土層時(shí),采集的波形曲線會(huì)在相應(yīng)位置處產(chǎn)生類似縮頸的反射波。如果不考慮樁周土對(duì)采集波形曲線的影響,不了解樁側(cè)的地質(zhì)情況,容易對(duì)基樁產(chǎn)生誤判。

3.2 復(fù)合地基承載力檢測(cè)

3.2.1 承載力檢測(cè)

軟土路基采用CFG樁處理的最終目的就是使其復(fù)合地基承載力和變形模量滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》要求,檢測(cè)數(shù)量為總樁數(shù)的2‰,且每檢驗(yàn)批不少于3根。在成樁28 d后,采用靜載試驗(yàn)方法對(duì)此段3根CFG樁進(jìn)行復(fù)合地基承載力和變形模量試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 CFG樁復(fù)合地基承載力統(tǒng)計(jì)表

3.2.2 靜載試驗(yàn)應(yīng)注意的問題

1)試驗(yàn)點(diǎn)的選擇與處理：復(fù)合地基靜載試驗(yàn)的試驗(yàn)點(diǎn)在平面上應(yīng)均勻分布,當(dāng)土性分布不均勻時(shí),試驗(yàn)點(diǎn)選擇應(yīng)考慮土性對(duì)復(fù)合地基承載力的影響,選擇有代表性的點(diǎn),試驗(yàn)點(diǎn)選取后應(yīng)先用低應(yīng)變對(duì)樁身進(jìn)行完整性檢測(cè),排除斷樁和缺陷樁。因?yàn)镃FG樁承載力主要依靠樁身與樁周土的摩阻力和樁底的端阻力提供,所以不要在雨后立即做靜載試驗(yàn),試驗(yàn)點(diǎn)選好后將樁頭鑿平,將樁周圍的土鏟除或填充與樁頭平齊夯實(shí)。靜載試驗(yàn)褥墊層采用細(xì)砂,厚度應(yīng)取2 cm～3 cm。經(jīng)試驗(yàn)表明,褥墊層厚度與樁、土荷載分擔(dān)密切相關(guān),褥墊層越厚,土承擔(dān)的荷載越多,樁承擔(dān)的荷載越少,反之亦然。當(dāng)褥墊層太薄,會(huì)導(dǎo)致樁頂應(yīng)力集中,樁間土承載能力不能充分發(fā)揮,應(yīng)該由樁間土承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移至樁上,容易發(fā)生樁頭壓碎或樁過早首先達(dá)到單樁極限承載力,導(dǎo)致復(fù)合地基承載力實(shí)測(cè)值偏低。采用圓形承載板,直徑與樁間距相同,安裝后應(yīng)用水平尺測(cè)量承載板是否水平,調(diào)整水平后將千斤頂安放在承載板中心位置。用于觀測(cè)承壓板沉降的百分表或位移傳感器,當(dāng)不能居中安置時(shí),必須對(duì)稱設(shè)置于承壓板的板面上,且應(yīng)使伸縮桿垂直于板面;百分表應(yīng)帶有磁性表座,并應(yīng)在保證百分表測(cè)頭垂直承壓板板面的前提下具有便利定位的能力,使用的位移傳感器連同其托梁,也應(yīng)具有相應(yīng)的能力;表座拖梁的支點(diǎn)(固定點(diǎn))與承壓板中心的距離應(yīng)大于1.5b,與地錨等反力裝置之反力點(diǎn)的距離不得小于0.8 m;2)堆載方式：靜載試驗(yàn)需要的反力裝置有很多種,經(jīng)統(tǒng)計(jì)此標(biāo)段CFG樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)數(shù)量很大,所以采用混凝土預(yù)制塊堆載,混凝土預(yù)制塊可以循環(huán)使用,吊裝方便,每個(gè)預(yù)制塊重5 t左右。堆載時(shí),每層預(yù)制塊交錯(cuò)布置,不允許留通縫,外圍用鋼絲加固。加(卸)荷使用的千斤頂?shù)念~定量程不應(yīng)小于預(yù)計(jì)極限荷載的1.4倍;當(dāng)使用重物堆載時(shí),重物應(yīng)一次備齊并應(yīng)不小于預(yù)計(jì)極限荷載的1.2倍;當(dāng)使用千斤頂和重物聯(lián)合加載時(shí),其加載總能力不得低于極限荷載的1.4倍;3)加載：試驗(yàn)荷載應(yīng)分級(jí)施加,施加荷載時(shí)應(yīng)保持靜力條件級(jí)荷載對(duì)承壓板中心的豎向傳遞。第一級(jí)荷載(含設(shè)備自重)易接近,后續(xù)各級(jí)荷載增量可取預(yù)估極限荷載的1/10～1/7,我們一般采取塊法進(jìn)行試驗(yàn),每施加一級(jí)荷載后,隔15 min觀測(cè)一次沉降,累積觀測(cè)達(dá)2 h后,再施加下一級(jí)荷載,試驗(yàn)總加載重量不宜小于設(shè)計(jì)值的2倍,當(dāng)承壓板周圍土層明顯的側(cè)向擠出,或荷載增加不大,沉降急驟增大,荷載—沉降曲線出現(xiàn)陡降段,或在某級(jí)荷載下,24 h沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)(＜0.1 mm/h)時(shí),可終止試驗(yàn),末級(jí)荷載的前一級(jí)荷載可定為極限荷載。當(dāng)需觀測(cè)卸荷回彈時(shí),每級(jí)卸荷量可取每級(jí)加荷量的2倍～3倍,每級(jí)卸荷后每隔15 min觀測(cè)一次回彈量,1 h后再卸下一級(jí)荷載,荷載卸除后,宜繼續(xù)觀測(cè)2 h～3 h。數(shù)據(jù)處理：根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制 p—s,s—lgt,s—lgp曲線,如圖2～圖4所示。

4 經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

1)CFG樁混合料狀態(tài)的好壞是灌樁順利與否的必要條件。2)合理的鉆孔施工順序是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵,要結(jié)合設(shè)計(jì)樁位、間距、地質(zhì)條件及混凝土配合比初、終凝時(shí)間確定合理的布樁順序。3)對(duì)于飽和、流塑性淤泥層CFG樁施工工藝十分困難,縮頸、離析等情況較為普遍,影響成樁質(zhì)量,在該地質(zhì)條件上施工時(shí)要特別注意。4)施工過程中的監(jiān)測(cè)及反饋是保證成樁質(zhì)量的有效手段,要通過鉆進(jìn)速度、鉆機(jī)狀態(tài)、地表變化、臨樁觀測(cè)、混凝土灌注量、低應(yīng)變檢測(cè)、靜載荷試驗(yàn)等手段控制成樁質(zhì)量。

[1] TB 10218-1999,鐵路工程基樁無損檢測(cè)規(guī)程[S].

[2] JGJ 106-2003,建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[3] TB 10018-2003,鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程[S].