PCC樁技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

周曉明，裴　佩

(1.江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司，江西　南昌　330000；2.江西省新余公路勘察設(shè)計(jì)院，江西　新余　338000)

PCC樁技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用

周曉明1，裴佩2

(1.江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司，江西南昌330000；2.江西省新余公路勘察設(shè)計(jì)院，江西新余338000)

周曉明(1980—)，工程師，研究方向：公路與橋梁。

摘要：PCC樁具有施工成本低、施工速度快等特點(diǎn)，同時(shí)可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整成樁擠土方向，成樁質(zhì)量穩(wěn)定，樁體可以與樁周土形成剛性復(fù)合地基，能使地基土的穩(wěn)定性得到提高。文章結(jié)合高速公路軟土路基施工實(shí)例，探討PCC樁技術(shù)在高速公路軟土路基施工中的應(yīng)用工藝，希望能對(duì)類似工程起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：PCC樁技術(shù)；高速公路；軟土路基；施工工藝；質(zhì)量控制；應(yīng)用

0引言

PCC樁是一種全新的軟基處理方法。PCC樁能夠避免使用預(yù)制鋼筋混凝土樁頭，這大大地節(jié)省了施工材料，具有施工成本低、施工速度快等特點(diǎn)，同時(shí)可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整成樁擠土方向。成樁質(zhì)量穩(wěn)定，沉樁深度較深，一般可以達(dá)到20~25 m之間。樁體可以與樁周土形成剛性復(fù)合地基，能使地基土的穩(wěn)定性得到提高，同時(shí)復(fù)合地基的變形較小。PCC樁可以形成大直徑管樁，與實(shí)心樁相比，這種樁體可以大幅度的提高樁體的摩擦力，并且可以大大節(jié)省混凝土的用量。本文將結(jié)合具體的高速公路路基處理工程實(shí)例，簡(jiǎn)要探討PCC樁的具體施工過(guò)程。

1工程概況

本工程為某高速公路施工建設(shè)項(xiàng)目。該公路沿線的地面標(biāo)高在2.8~4.1 m之間，地下水位較高，該公路所在的區(qū)域河流綜合。根據(jù)地質(zhì)勘察情況可以知道，該地區(qū)存在較厚的軟土層。軟土主要為淤泥和淤泥質(zhì)土。軟土靈敏度差，壓縮性強(qiáng)，在擾動(dòng)的情況下，強(qiáng)度會(huì)大幅度降低。當(dāng)采用復(fù)合地基進(jìn)行處理，由于復(fù)合地基自身的沉降量很小，易于控制，因此新路基的沉降可以得到比較準(zhǔn)確的控制。但由于老路基邊坡上方的部分填土荷載(原坡面和填土的主動(dòng)土壓力破裂線間的填土)還會(huì)引起老路基的附加沉降量，只要擴(kuò)大復(fù)合地基的處理范圍，可以充分消除附加沉降的發(fā)生或?qū)⑵淇刂圃谠试S的范圍內(nèi)。且復(fù)合地基可快速、有效地提高路基穩(wěn)定性[1]。因此決定對(duì)軟土路基問(wèn)題進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的對(duì)比分析，決定采用PCC樁對(duì)軟土路基問(wèn)題進(jìn)行處理。

在PCC樁設(shè)計(jì)方案中，樁長(zhǎng)在16~19 m之間，樁徑分別為2.9 m、3.2 m以及3.4 m。樁體按照正方形進(jìn)行布置。墊層的厚度控制在50 cm，墊層材料采用碎石，并在其中鋪設(shè)兩層土工格柵，如圖1所示。

圖1　PCC樁示意圖

2PCC樁的施工技術(shù)

PCC樁是一種全新的軟土路基處理施工方法。與其他的樁體相比，在這種施工技術(shù)中，單方混凝土所提供的承載力較大，同時(shí)壁厚相對(duì)較薄，因此可以節(jié)省較多的混凝土用量。為了確保PCC樁的施工質(zhì)量，應(yīng)從施工過(guò)程的各個(gè)方面對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行加強(qiáng)控制，其中主要包括材料進(jìn)場(chǎng)、拔管移機(jī)等環(huán)節(jié)。

2.1　施工工藝流程

在本工程中進(jìn)行PCC樁的施工，其具體的施工工藝流程為：施工前準(zhǔn)備工作→場(chǎng)地準(zhǔn)備→測(cè)量樁位→樁機(jī)就位→活瓣固定→沉管至樁底→攪拌混凝土→灌注混凝土至管頂→振動(dòng)拔管→移機(jī)重復(fù)進(jìn)行下一根樁的施工。

2.2　施工技術(shù)

(1)施工前期準(zhǔn)備。在施工前期，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況組建項(xiàng)目班組，并組織相關(guān)的技術(shù)人員進(jìn)行施工圖紙的研究與會(huì)審，并對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。對(duì)于施工材料應(yīng)通過(guò)投標(biāo)等方式確定材料供應(yīng)商，組織材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。編制施工組織設(shè)計(jì)和施工記錄。對(duì)于各種原材料和施工參數(shù)應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)復(fù)核，對(duì)于不滿足要求的地方應(yīng)及時(shí)適當(dāng)作調(diào)整。

(2)場(chǎng)地準(zhǔn)備。為了確保施工的順利進(jìn)行，在施工之前，應(yīng)先對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整處理。將地面上的所有雜物清除干凈。對(duì)于場(chǎng)地較為低洼的地方應(yīng)采用回填素土的方式進(jìn)行平整，回填材料不得采用雜填土。

(3)測(cè)量樁位。施工人員應(yīng)配合相關(guān)的測(cè)量技術(shù)人員做好控制點(diǎn)的測(cè)量定位，并進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)交接工作。在控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)定位完成，在確認(rèn)無(wú)誤之后即可開始進(jìn)行樁位的測(cè)量放樣工作。樁位測(cè)量放樣完成并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)無(wú)誤之后，即可進(jìn)行樁機(jī)的就位。

(4)樁機(jī)就位。將樁機(jī)移動(dòng)到指定的樁位處，并進(jìn)行對(duì)中。在樁機(jī)的精確對(duì)中時(shí)，應(yīng)確保起吊設(shè)備保持水位，這樣才能有效確保樁機(jī)的平整度和導(dǎo)向架的垂直度。表1所示為樁機(jī)的就位要求。通過(guò)就位調(diào)整，應(yīng)嚴(yán)格確保管樁的樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位。當(dāng)樁位精確對(duì)準(zhǔn)之后，不得再對(duì)樁管和樁機(jī)造成移動(dòng)。

表1　樁機(jī)的就位要求表

(5)活瓣固定。當(dāng)樁機(jī)精確就位之后，即可對(duì)活瓣進(jìn)行固定。采用鐵絲進(jìn)行活瓣的固定。本工程采用標(biāo)準(zhǔn)12號(hào)的鐵絲。在鐵絲固定時(shí)，應(yīng)以活瓣不外張為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行松緊程度的控制，活瓣固定不宜過(guò)緊也不宜過(guò)送。當(dāng)活瓣樁尖進(jìn)入土中10 cm的深度之后，即可將固定活瓣的鐵絲解除。

(6)沉管至樁底。利用沉管的自重將沉管壓入到土中一定深度之后，即可開啟振動(dòng)錘進(jìn)行沉管作業(yè)，直至將沉管振動(dòng)至設(shè)計(jì)深度為止[2]。

(7)攪拌混凝土。進(jìn)行混凝土的攪拌施工所采用的原材料包括水泥、砂、石。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)所采用的各種原材料應(yīng)具備質(zhì)量保證書和試驗(yàn)報(bào)告。在混凝土的攪拌施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行拌制。根據(jù)相關(guān)要求，混凝土需要抽樣制作試塊，每班組留置一組混凝土試塊并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[3]。

(8)灌注混凝土至管頂。在樁身混凝土灌注施工之前，應(yīng)先根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告的具體情況和相關(guān)施工質(zhì)量預(yù)估混凝土充盈系數(shù)，并計(jì)算投料的體積，制定分批投料計(jì)劃。然后進(jìn)行混凝土的管樁施工。當(dāng)混凝土灌注達(dá)到樁頂標(biāo)高之后，如果樁頂與自然地面之間的距離較小時(shí)，則需要進(jìn)行拔管超灌，此時(shí)需要注意的是拔管高度不宜過(guò)大，一般情況下，拔管的高度應(yīng)控制在樁體需注入的混凝土方量以限。

(9)振動(dòng)拔管。當(dāng)樁身沉管內(nèi)灌注滿混凝土之后，即可進(jìn)行拔管作業(yè)。在拔管的同時(shí)應(yīng)保持振動(dòng)。在拔管的施工過(guò)程中，應(yīng)分段添加混凝土，從而確保管內(nèi)混凝土面始終在地面以上[4]，或者混凝土面應(yīng)保持在地上水位1~1.5 m以上。

(10)當(dāng)一根樁體施工完成之后，應(yīng)將樁機(jī)移動(dòng)到下一根樁的位置，然后重復(fù)以上的施工步驟進(jìn)行下一根樁的施工。直至完成全部樁的施工。

2.3　施工質(zhì)量控制

(1)在施工之前應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地的平整處理，同時(shí)需要在場(chǎng)地附近設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)即可進(jìn)行樁位的引測(cè)。一般應(yīng)在場(chǎng)地的一側(cè)設(shè)置控制樁，并對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，避免樁位出現(xiàn)偏差。一般情況下，每周應(yīng)檢測(cè)一次。

(2)所有進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的材料應(yīng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)合格之后方可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用。在進(jìn)行混合料攪拌時(shí)，應(yīng)將攪拌時(shí)間控制在2 min以上，同時(shí)坍落度控制在5 mm。對(duì)于首盤料可以適當(dāng)?shù)販p小坍落度。

(3)在本工程中，樁位的布置應(yīng)采用滿堂布置的方式，樁位的中心偏差應(yīng)控制在25 cm以內(nèi)。

(4)樁機(jī)就位時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制好樁機(jī)的垂直度和平整度。一般情況下，通過(guò)樁塔對(duì)樁機(jī)的垂直度進(jìn)行控制，垂直度偏差應(yīng)控制在1%以內(nèi)。沉管應(yīng)自然下垂就位，不得強(qiáng)力將沉管就位。

(5)一般情況下，在進(jìn)行管樁混凝土灌注時(shí)，充盈系數(shù)應(yīng)在1.1以上。當(dāng)沉管內(nèi)混凝土灌注滿之后，應(yīng)先進(jìn)行5~10 s的振動(dòng)，然后在振動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行拔管。

(6)在沉管的外側(cè)需要設(shè)置標(biāo)尺，這樣可以對(duì)孔深進(jìn)行直接的觀測(cè)，以確認(rèn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度要求。

3施工效果檢測(cè)

對(duì)于本工程樁體的檢測(cè)有三種方式：

(1)現(xiàn)場(chǎng)開挖。在樁基完成14 d后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)開挖，根據(jù)開挖結(jié)果，樁體混凝土結(jié)構(gòu)完整、無(wú)斷樁和空隙。

(2)低應(yīng)變檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，樁身的混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各樁樁身完整，為Ⅰ類樁。

(3)靜荷載試驗(yàn)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，樁的豎向極限承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)語(yǔ)

鑒于PCC樁施工成本低、施工速度快等優(yōu)勢(shì)而被廣泛地應(yīng)用到工程施工當(dāng)中。從本工程實(shí)施效果表明，PCC樁可以形成大直徑管樁，與實(shí)心樁相比，這種樁體可以大幅度提高樁體的摩擦力，并且可以大大節(jié)省混凝土的用量。從本工程實(shí)施效果表明，PCC樁處理公路軟基問(wèn)題具有可行性，可為同類工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[4]蘇樹環(huán).PCC樁技術(shù)在高速公路地基處理中的應(yīng)用[J].科技信息，2010(7)：285.

Application of PCC Pile Technology in Expressway Foundation Treatment

ZHOU Xiao-ming1，PEI Pei2

(1.Jiangxi Ganyue Expressway Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi，330000；2.Jiangxi Xinyu Highway Survey and Design Institute，Xinyu，Jiangxi，338000)

Abstract：PCC pile has the characteristics such as low construction cost and fast construction，it can be suitably adjusted to pile soil-extrusion directions，with stable quality of pile，and the pile can form a rigid composite foundation with soil around the pile，improving the foundation soil stability.In combination with the construction example of expressway soft-soil roadbed，this article discussed the application processes of PCC pile technology in expressway soft-soil foundation construction，hoping to play a ref-erence role for similar projects.

Keywords：PCC pile technology；Expressway；Soft-soil roadbed；Construction technology；Quality control；Applications

文章編號(hào)：1673-4874(2015)12-0031-04

中圖分類號(hào)：U416.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.007

作者簡(jiǎn)介

收稿日期：2015-11-20 2015-11-17