唐利
(中交二公局第三工程有限公司 陜西省西安市 710016)
公路施工中的軟基處理
唐利
(中交二公局第三工程有限公司 陜西省西安市 710016)
20世紀(jì)60年代,靜壓施工法在上海初步進(jìn)行探究和運用。到80年代,伴隨壓樁機器的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)理念的增強,該種施工法得到更大范圍的運用。到了90年代,壓裝機達(dá)成了系列化,既可施壓預(yù)制方樁,也可施壓預(yù)應(yīng)力管樁;適用的范圍由建筑施工逐漸轉(zhuǎn)化到公路施工中,對于填土高度較大的軟基處理中,常采用預(yù)應(yīng)力管樁。本文介紹了靜壓管樁的特點以及施工工序,并對靜壓管樁施工中的質(zhì)量安全問題進(jìn)行了分析。靜壓管樁是指使用靜壓法施工的管樁。靜壓法施工是利用靜力壓樁機的壓樁架構(gòu)依托壓裝機自身重量與樁架上的配種作反力而把預(yù)制樁人土中的一種擁有發(fā)展空間的沉樁技藝。
軟基處理;預(yù)應(yīng)力PTC管樁;公路施工
江六高速公路地處長江沖積漫灘相地貌單元,地形現(xiàn)較平坦,地面高程在4.45~6.8m。河流兩岸稍有起伏,工程地質(zhì)變化不大。分為新建路段和拼寬路段兩部分。沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū),穿越軟弱土地段占全長的1/4,軟基處理的好壞,直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的運營質(zhì)量及工程的經(jīng)濟性,因此控制軟基處理施工質(zhì)量的意義重大。軟基處理從保證路基穩(wěn)定和合理控制工后沉降兩方面著手,本文主要從軟基地質(zhì)、管樁設(shè)計、管樁施工工藝、管樁施工質(zhì)量等方面進(jìn)行了分析描述。江都至六合高速公路南京至揚州段JL-GL3標(biāo)合同段全長4.1km,其中拼寬路基長度3.1km,沿線地質(zhì)條件復(fù)雜,用濕噴樁處理軟土地基段落長度1702.53m,共計 37615根,總長 260962.5延米,樁徑50cm,樁距1.1~1.5m,樁長在5.5~8.5m之間,樁位平面位置呈正三角形(梅花形)。PTC管樁處理軟土地基段落長度1666.47,共計3230根,總長33622延米,樁位平面位置呈平行四邊形。
本項目預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計主要采用PTC-準(zhǔn)400-C60,每根長度9~12m,正方形布置,間距為3.0~3.5m。
2.1 管樁承載力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
路堤填高4~7m的復(fù)合地基承載力為150kPa(單樁承載力為400kN);路堤填高7m以上的復(fù)合地基承載力為180kPa(單樁承載力為500kN);橋頭涵底的復(fù)合地基承載力為180kPa(單樁承載力為500kN)。
2.2 施工機械
PTC樁的施工一定要配置功能穩(wěn)定、達(dá)到要求、類型齊備的施工機器與設(shè)施,在作業(yè)以前做好機器設(shè)施的養(yǎng)護(hù)、調(diào)試工作,保證在作業(yè)過程中不出現(xiàn)問題。需要配備的施工機器與設(shè)施主要有:
(1)靜力壓樁機:設(shè)定壓樁力60t(60T),需要靜力壓樁機在100T以上(特別地質(zhì)情況除外),壓樁速度≥1m/min,一次壓樁距離通常在1.5~2.0m區(qū)間內(nèi),靜力壓樁機自身裝設(shè)有壓力表且通過標(biāo)定:
(2)起重機(起吊重量在3T以上):振動壓路機:長掛車:推土機;
(3)錘球繩:皮尺:經(jīng)緯儀:水準(zhǔn)儀:直尺;
上述機械與設(shè)施數(shù)量最少應(yīng)滿足各個工點,每日持續(xù)正常作業(yè)和建造時間要求。
2.3 PTC樁的作業(yè)過程(如圖1)
圖1
2.4 PTC樁帽的施工
(1)PTC樁作業(yè)完成后,上報監(jiān)理驗收達(dá)標(biāo)以后,才能夠繼續(xù)樁帽作業(yè)。
(2)在樁頭地點挖掘已填充的灰土層,挖掘的深度、寬度及長度以樁帽具體尺寸為根據(jù)。挖掘以后加以修復(fù),構(gòu)成土模。
(3)依照有關(guān)規(guī)定綁扎鋼筋,澆筑混凝土且進(jìn)行恰當(dāng)養(yǎng)護(hù)。
2.5 碎石墊層和鋼塑格柵的施工
(1)鋪筑第一層碎石,使用推土機進(jìn)行粗整平,石塊空隙用石屑填筑,用激振力大于200kN以上的振動碾壓機先碾壓一到兩遍,之后再振壓3~4遍。
(2)鋪設(shè)土工格柵,土地格柵應(yīng)當(dāng)和其下層的石塊墊層有效粘合,并且保證平整。
(3)鋪設(shè)第2層小顆粒石塊,作業(yè)工藝和第1層碎石相同。
3.1 樁長的控制及檢查
PTC樁屬地下隱蔽工程,施工機具的壓力表能真實的反映壓樁力,監(jiān)理必須認(rèn)真負(fù)責(zé),保證每根樁都達(dá)到設(shè)計深度進(jìn)入地質(zhì)資料中壓縮性較低土層或中等至密實砂層并且壓樁力達(dá)到≥1.3倍單樁容許承載力時維持10min,并且每分鐘沉降量不超過2mm,可停止壓樁。在PTC樁壓入之前,應(yīng)當(dāng)查驗其長度大小與長度組合是否和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致,可以在PTC樁的兩側(cè)以紅油漆將樁的位置與長度進(jìn)行標(biāo)注。壓樁依照“由里側(cè)向外側(cè),先長后短”的次序作業(yè),在壓入后面的樁以前應(yīng)當(dāng)先核查上一排樁的位置移動狀況。所有的樁都壓入以后,采用錘球法來檢測樁的壓入程度,且登記所有樁為的實際深度。
3.2 樁身垂直度管控和檢測
壓樁時,樁身一定要維持垂直。作業(yè)過程中應(yīng)當(dāng)在間距大概20m的地方,成90°方向設(shè)立經(jīng)緯儀個臺,檢測樁身角度且做好登記。
3.3 作業(yè)過程管控和檢測
PTC樁起吊過程中,監(jiān)理應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場檢測堆放場地,起吊方式,避免樁出現(xiàn)開裂問題。作業(yè)過程中,監(jiān)理人員每個環(huán)節(jié)均要進(jìn)行旁站,作業(yè)者應(yīng)當(dāng)檢測與登記靜力碾壓機壓力表數(shù)值,壓樁速率,如果有不正?,F(xiàn)象應(yīng)當(dāng)馬上中斷施工且上報監(jiān)理。接樁,焊接過程中,監(jiān)理人員應(yīng)當(dāng)檢測樁身垂直水平,焊接品質(zhì)。送樁過程中應(yīng)當(dāng)檢測送樁深度,且核查樁頭高度是否與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。
3.4 樁壓入后質(zhì)量管控
PTC樁作業(yè)完成后,如果有些樁頭露出地表,應(yīng)當(dāng)用心保護(hù),避免作業(yè)機械撞擊。接卸挖土的過程中,應(yīng)當(dāng)管控鏟斗入土的程度,避免挖土機鏟斗撞擊,造成樁頭毀壞。壓樁完成后,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行質(zhì)量驗收,驗收達(dá)標(biāo)后才可以繼續(xù)后面的施工。
3.5 施工結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行復(fù)核地基承載力的檢測,檢測結(jié)果滿足要求后方可進(jìn)行下道工序的施工。
4.1 擠土效應(yīng)
在沉樁時,土體向周邊擠壓,讓周邊的土受到很大程度的影響,重點體現(xiàn)為垂直方向的移動,樁尖與樁周一定距離內(nèi)的土地遭受不排水剪切和較大程度的橫向擠壓,出現(xiàn)很大幅度的形狀變化,構(gòu)成具有較高孔隙水壓力的擾動重塑去,減小了土的不排水抗剪性能,推動樁周周圍土體會由于不排水剪切而毀壞,因為群樁作業(yè)過程中的迭加影響,會讓已壓入的樁與周邊管線出現(xiàn)很大幅度的移動。樁群密度愈高,土的移動幅度就愈大。
作業(yè)過程中出現(xiàn)擠土效應(yīng)應(yīng)當(dāng)運用的防范舉措是:①科學(xué)部署沉樁次序、管控每天壓樁的數(shù)目,避免空隙水壓力的迭加;②運用先挖掘基坑后打樁的作業(yè)次序,能夠降低地基淺層軟土的側(cè)向移動與凸起,有助于減小壓樁所導(dǎo)致的超靜孔隙水壓力,進(jìn)而降低地基深層土體位置變化;③在場地設(shè)立塑料排水板亦或袋裝砂井,打造排水設(shè)施來減小孔隙水壓力;④提前鉆孔為壓樁作為準(zhǔn)備工作。
4.2 浮樁
浮樁是靜壓管樁擠土問題的一種體現(xiàn)方式。此問題體現(xiàn)地較為隱秘,而且通常是待到打樁項目完成后進(jìn)行靜載測驗時才能夠發(fā)現(xiàn),而這個時候打樁機械或許已經(jīng)離場。這個時候再進(jìn)行處置非常棘手。較好的處置舉措是:提早選擇比較典型的樁加以檢測監(jiān)控,在打樁完成后應(yīng)當(dāng)馬上用水準(zhǔn)儀檢測登記其樁頂高度,且在整個作業(yè)過程中定時檢測,利用對比來檢測樁身是否有向上浮動的問題。假如發(fā)現(xiàn)有上浮問題,則應(yīng)當(dāng)運用上文提及的管控打樁速度、改變打樁路線亦或鉆孔取土等舉措,減弱擠土效應(yīng),進(jìn)而消除樁身上浮問題。假如運用上述舉措以后依舊無法消除樁身上浮問題,則可運用復(fù)壓的方式加以處置。
4.3 沉樁不達(dá)標(biāo)
沉樁不達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素是:①勘探點不到位亦或勘探信息不具體,對項目地質(zhì)情況不了解,特別是對持力層起付高度不了解,致使設(shè)計在處理持力層或者選取樁的長短的時候不準(zhǔn)確。②設(shè)計持力層選取不科學(xué),預(yù)應(yīng)力管樁持力層應(yīng)當(dāng)選取強風(fēng)化層,來實現(xiàn)最大負(fù)載力??墒钱?dāng)強風(fēng)化層處于很大深度時,鑒于樁長度的制約,只能選取全風(fēng)化層當(dāng)做持力層的時候,負(fù)載力會受到很大程度的影響,尤其是全風(fēng)化層有和水混合容易軟化的特征,地下水或許利用樁管從樁尖流入,很大程度上減小樁端承載水平。③設(shè)計對單樁負(fù)載力預(yù)測不準(zhǔn)確,致使樁的現(xiàn)實長度和壓樁力不對應(yīng)。④樁身開裂導(dǎo)致無法持續(xù)施壓。
防范舉措是先具體勘察項目所在地點地質(zhì)狀況,如果有需要還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再次勘察,準(zhǔn)確選取持力層或者標(biāo)高;作業(yè)運用恰當(dāng)噸位的樁機;依據(jù)項目地質(zhì)狀況,科學(xué)選取樁的作業(yè)方式和壓樁次序,防止樁斷為兩半,保證樁身品質(zhì)。合理設(shè)計,經(jīng)過試驗明確科學(xué)的壓樁力度。
4.4 斷樁
斷樁是預(yù)制混凝土管樁作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象,其成因大致有:①運用了廠家制造的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的樁;②樁尖撞擊到地下物質(zhì)管樁被折斷;③管樁作業(yè)過程中縱向角度未曾管控好;④管樁由硬度較小的土層突然進(jìn)入硬度很大的土層,樁機壓力快速增大,樁身遭遇大幅度沖擊力而引發(fā);⑤基坑作業(yè)過程中,因為軟土堆積,基坑出現(xiàn)位置變化而導(dǎo)致斷樁。
作業(yè)過程中假如發(fā)現(xiàn)有斷樁,應(yīng)當(dāng)運用不強增固措施處置。對預(yù)應(yīng)力管樁深度較淺的斷樁可以運用接樁的方式。對深度較深的斷樁的接樁應(yīng)當(dāng)先將樁中的水抽取干凈,確定樁的傾斜在準(zhǔn)許幅度內(nèi),放人鋼筋籠,鋼筋籠應(yīng)當(dāng)放到距離斷樁3m的地方,用高層級混凝土澆筑。接樁以后應(yīng)當(dāng)實施負(fù)載力檢驗。當(dāng)斷樁的地方出現(xiàn)位置移動,不能再恢復(fù)原樣的時候,應(yīng)當(dāng)重新壓樁。對項目事故應(yīng)當(dāng)剖析成因、補樁的概率與對已壓入樁的影響,綜合考慮其他能夠運用的條件和費用、建設(shè)時間等方面的要求。
各種軟土路基處置方式都有其側(cè)重性、適宜范圍和缺陷,一定要依據(jù)實際狀況選用與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相一致的軟土路基處置方式,才可以獲得較好的處理效果。對可以取得理想處置成效的方式加以運用時期技術(shù)穩(wěn)定性、作業(yè)困難水平、項目造價、建設(shè)時間、對周邊環(huán)境影響等方面的整體評定,選擇最科學(xué)的軟土路基處置計劃,并不將技術(shù)是否領(lǐng)先作為重點考慮要素。本論文歸納了管樁的負(fù)載力特點與受力剖析、影響管樁負(fù)載力的要素和提升管樁負(fù)載力的方式、建設(shè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與防范舉措。可是文章所提及的很多問題當(dāng)前依舊未曾得到有效解決,所以還需要經(jīng)過諸多的探究與項目實踐來深入的探討,今后我們要在施工過程中要全面、系統(tǒng)歸納經(jīng)驗,持續(xù)找出具有側(cè)重性的施工方式,這是我們作為一名合格的公路建設(shè)人員責(zé)無旁貸的責(zé)任,路漫漫其修遠(yuǎn)兮,吾將上下而求索。
[1]《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁》.
[2]《滬寧高速改建工程預(yù)應(yīng)力管樁控制辦法》.
[3]《靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量控制》.
[4]《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用及施工要點》.
[5]《公路工程地基處理手冊》.
U416.1
A
1004-7344(2016)09-0136-02
2016-3-10