淺析CFG樁復(fù)合地基在公路軟基處理中的應(yīng)用

林榮芳

(福建省南平市閩北路橋工程公司)

1 CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

建陽麻沙至蕉溪公路K79+450～550路段軟基路基寬16.6m、長近80m，由于整個(gè)路堤斜交座落在一條峽谷古河道(約60m寬)上，河道與附近的淤泥厚度變化極不均勻(兩者厚度相差約10m)，再加之路堤填土高(7.4m)等原因，發(fā)生滑塌。參見圖2。

圖1 CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)流程圖

圖2 滑塌段平面示意圖

1.2 實(shí)用設(shè)計(jì)方案

(1)樁長的確定

對于一般情況，CFG樁需打設(shè)至持力層下1.0～1.5m。針對上述實(shí)際工程，根據(jù)地質(zhì)資料，該路段15.6m左右以下為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，故樁長取16.6m。

(2)樁徑、樁間距、樁體強(qiáng)度的確定

一般要考慮路堤填土高度、路面結(jié)構(gòu)層厚度、車輛動(dòng)載以及適當(dāng)?shù)陌踩A備，需要進(jìn)行復(fù)合地基承載力的計(jì)算。根據(jù)CFG樁復(fù)合地基的特點(diǎn)和分析，本文建議承載力的估算采用如下簡易實(shí)用的方法

式中:fsp，k為復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;fk為天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，m為面積置換率;Ap為CFG單樁截面積;a=fsk/fk，fsk為加固后樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值:β=0.75～0.95;Rk為CFG單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值。在己知天然地基承載、單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值和復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值的條件下，按(1)式求出置換率m。根據(jù)高速公路軟基處理特點(diǎn)，建議在高速公路軟基處理中，樁徑取500mm，樁體強(qiáng)度取C12～C15，在計(jì)算時(shí)取樁間土發(fā)揮系數(shù)β=0.9，樁間土強(qiáng)度提高系數(shù)a=1.5，采用正方形布樁時(shí)樁間距l(xiāng)可用式(2)估算

根據(jù)上述滑塌段路堤填土高度、路面結(jié)構(gòu)層厚度、車輛動(dòng)載以及適當(dāng)?shù)陌踩A備等情況，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fsp，k取250kPa，天然地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk取45kPa。經(jīng)計(jì)算m=0.069，Ap=0.196 25m2，代入(2)式可得樁距=1.69m?？紤]到留有一定的安全貯備以及便于施工，實(shí)際樁距應(yīng)取=1.50m。

(3)沉降估算

CFG樁復(fù)合地基的最終累計(jì)沉降量可按(3)進(jìn)行估算

式中:n1為加固范圍內(nèi)土分層數(shù);n2為沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)總的分層數(shù);P0為對應(yīng)荷載的附加壓力;Esi為第i層土的壓縮模量，zi，zi-1為處理地面至第i層、第i-1層土底面的距離;ai，ai-1為處理地面至第i層、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù);ζ為加固區(qū)土的模量提高系數(shù);ψ為沉降計(jì)算修正系數(shù)。

(4)墊層厚度及材料的確定

在高速公路軟基處理中墊層厚度一般需根據(jù)樁距進(jìn)行估算，見式(4)

式中:△H墊層厚度;λ修正系數(shù)，取值范圍0.5～0.60，滑塌段λ取0.52，墊層估算厚度為△H=0.30m。

根據(jù)上面的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算，滑塌段軟基CFG樁處理的設(shè)計(jì)參數(shù)為，平均樁長16.6m，樁徑500mm，樁體強(qiáng)度C15(m材料配合比∶m水泥∶m碎石∶m沙子∶m粉煤灰=1∶6.35∶3.34∶0.87)，樁距1.5m，采用正方形布置，墊層厚0.3m，采用2～4級配碎石。

2 施工工藝與質(zhì)量控制

在以上主要施工工藝中，主要做到以下施工質(zhì)量控制要點(diǎn):

(1)在制作樁體時(shí)應(yīng)特別注意撥管的高度與速度。在沒有施工現(xiàn)場成樁試驗(yàn)等有關(guān)參數(shù)時(shí)，樁管內(nèi)灌滿混合料后，應(yīng)先錘擊5～10s，再開始邊錘擊邊撥，以防止樁底出現(xiàn)吊腳現(xiàn)象。每次撥管高度宜控制在0.5～1.0m，每撥管一次停撥錘擊5～10s或者反插深度0.3～0.5m(兩者應(yīng)視現(xiàn)場施工情況而定);撥管過程中，應(yīng)分段添加混合料，樁管內(nèi)混合料始終高于拔管高度1.5m，以保證樁身的完整性。撥管速度控制在1.5m/min以內(nèi)，當(dāng)撥管通過淤泥夾層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放慢撥管速度，以防止樁身出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象?？傊?，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格注意須適當(dāng)?shù)靥砑踊旌狭虾捅ＷC適當(dāng)?shù)膿芄芨叨取⑺俣群瓦呭N擊邊撥密切配合。

(2)混凝土坍落度控制在70～90mm，水灰比宜在0.6～0.8之間;樁位應(yīng)保證準(zhǔn)確，其偏差允許不大于150mm，樁身保持垂直，垂直度偏差不應(yīng)大于1％。

(3)按序跳打施工，向一個(gè)方向逐漸推進(jìn)，以防止地冒，在己成樁的樁頂埋設(shè)標(biāo)尺，觀察施工對己成樁的擠壓情況，防止已成樁受擠壓而斷裂并了解地面地冒情況。

(4)根據(jù)樁機(jī)頂部吊下的垂球即可控制垂直度，垂直度控制在1％以內(nèi)。

(5)熟悉軟土地基的地層分布情況可以更好的指導(dǎo)現(xiàn)場施工以判斷成樁質(zhì)量。如根據(jù)分層處沉管電流的差異可以有效調(diào)整成樁時(shí)的密實(shí)電流，對于不均勻軟土如一味強(qiáng)調(diào)同一密實(shí)電流，反而會(huì)造成質(zhì)量問題。

(6)若遇孤石，則樁位應(yīng)適當(dāng)移位，以保證樁體滿足設(shè)計(jì)要求。

(7)做好臨時(shí)排水設(shè)施若地下水位較高，水壓力較大，地下水有可能會(huì)在鄰近樁尚未初凝的樁身內(nèi)形成排水通道，影響樁身質(zhì)量。因此，施工時(shí)應(yīng)在附近開挖集水溝排水。

(8)定期對樁機(jī)進(jìn)行檢測，保證施工的連續(xù)性。

3 結(jié)論

(1)公路軟基處理中，CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)共5個(gè)主要設(shè)計(jì)參數(shù)，即樁長、樁徑、樁間距、樁體強(qiáng)度、墊層厚度及材料。各參數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)，互相牽制。在設(shè)計(jì)中一定要根據(jù)實(shí)際情況和質(zhì)量要求，正確選擇和計(jì)算。比較實(shí)用的設(shè)計(jì)方法可采用按變形控制的設(shè)計(jì)思路。

(2)CFG樁成樁質(zhì)量高、特別是下部樁體質(zhì)量也較好。但傳統(tǒng)的CFG樁的施工工藝和沉管方式容易造成樁體的縮徑、吊腳、斷樁等現(xiàn)象，影響樁身完整性和承載能力。因而，在公路軟基處理中，如何避免出現(xiàn)斷樁是CFG樁施工中需重點(diǎn)解決的問題。

(3)CFG樁復(fù)合地基由于承載力大且可調(diào)性強(qiáng)、沉降變形小、穩(wěn)定快、無有效樁長的限制，對公路加寬段、滑塌段、結(jié)構(gòu)物地基、橋臺(tái)過渡段、高路堤快速填筑段等的軟基處理具有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，推廣應(yīng)用價(jià)值大。

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