軟土路基中現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)的應(yīng)用

吳鵬

摘 要：近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，公路工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，人們對(duì)公路的安全性和穩(wěn)定性越來(lái)越重視。軟土路基作為公路建設(shè)中的重要內(nèi)容，直接影響著公路的整體質(zhì)量，施工人員需要不斷提高施工技術(shù)，合理優(yōu)化施工工序，對(duì)公路中出現(xiàn)的塌陷和沉降問(wèn)題進(jìn)行深入分析，通過(guò)高效經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土管樁技術(shù)來(lái)提高公路強(qiáng)度，保證公路整體質(zhì)量。本文以某軟土路基加固工程為例，簡(jiǎn)要減少了施工準(zhǔn)備工作，重點(diǎn)分析了現(xiàn)澆混凝土管樁施工工藝，以期能為有關(guān)方面的需要提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：軟土路基；現(xiàn)澆混凝土管樁；施工工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）11-0129-02

我國(guó)雖然具有遼闊的地域，但地質(zhì)條件卻比較復(fù)雜，尤其是許多復(fù)雜的軟土地基存在于沿海地區(qū)及內(nèi)地湖河沉積地區(qū)，施工單位只有進(jìn)行相應(yīng)的軟基處理以后才能夠進(jìn)行高質(zhì)量的公路及建筑物的修建，從而使地基的穩(wěn)定性不斷增加，使地基的沉降情況有效減少，軟基處理方法的恰當(dāng)與否直接影響著工程工期、質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土管樁施工技術(shù)因其特有的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于軟土路基施工中，其具有較高的承載力、較低的成本投入以及較短的施工周期等特點(diǎn)，不但能夠增加地基的強(qiáng)度，提高地基的穩(wěn)定性，而且能夠延長(zhǎng)公路的使用壽命，有效彌補(bǔ)了預(yù)制管樁和實(shí)心樁存在的缺陷。

1 現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)概述

近年來(lái)，為滿足公路建設(shè)發(fā)展的需求，現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其與現(xiàn)澆混凝土管樁比較相似，施工工藝包括以下步驟，一是震動(dòng)，二是沉管，三是撥管，四是澆筑混凝土?，F(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)分為預(yù)制鋼筋混凝土樁尖和活瓣樁靴兩種施工方式。它們具有相同的原理，均是在預(yù)制樁頭（或活瓣樁靴）保護(hù)下將內(nèi)外雙層套管所形成的環(huán)形腔體通過(guò)沉腔上部錘尖的振動(dòng)打入預(yù)定的設(shè)計(jì)深度，混凝土澆筑在腔內(nèi)以后，邊振動(dòng)邊拔管，土體與外部的土體之間在環(huán)形中形成混凝土管樁。一般情況下，作為復(fù)合地基對(duì)澆筑混凝土管樁進(jìn)行使用，使常規(guī)復(fù)合地基的單樁承載力通過(guò)剛性樁施工工藝得到提高，防止基礎(chǔ)土層因?yàn)橛倌嗾鹣莩霈F(xiàn)脫空。

現(xiàn)澆混凝土管樁技術(shù)具有眾多優(yōu)勢(shì)，不斷吸收了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁和振動(dòng)沉管樁的優(yōu)點(diǎn)，而且與振動(dòng)沉模薄壁防滲墻技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行有效結(jié)合?，F(xiàn)澆混凝土管樁具有較高的強(qiáng)度，直徑能夠達(dá)到150cm左右，管樁長(zhǎng)度超過(guò)20m，具有簡(jiǎn)單的施工工藝和較強(qiáng)的可操作性，能夠有效控制樁身質(zhì)量，具有較低的單樁造價(jià)。目前在高級(jí)公路軟基加固中，現(xiàn)澆混凝土管樁復(fù)合地基技術(shù)的應(yīng)用不但使施工成本得到節(jié)約，而且施工周期大幅縮短，同時(shí)進(jìn)一步提高了工程質(zhì)量，受到眾多施工單位的青睞。

2 施工準(zhǔn)備工作

（1）對(duì)施工區(qū)域的水文地理情況進(jìn)行詳細(xì)勘察，對(duì)施工路段的地上、地下的建筑物和管線進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查，及時(shí)保護(hù)或遷移部分障礙物，確保施工場(chǎng)地平整無(wú)雜物且路基夯實(shí)，要及時(shí)換填松軟的土質(zhì)。

（2）對(duì)樁位進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保樁位正確，如果存在偏差，需要由技術(shù)人員聯(lián)合施工人員對(duì)樁位進(jìn)行重新定位，如果樁位與設(shè)計(jì)尺寸相符，需要將木樁的鐵釘位置作為標(biāo)準(zhǔn)，將樁中心的騎馬樁進(jìn)行放樣，一般情況下，護(hù)筒內(nèi)徑要大于鉆頭直徑20cm，通過(guò)3cm左右的厚鋼板焊成護(hù)筒，將吊耳焊在護(hù)筒頂端。要將護(hù)筒頂部位置偏差控制在4—6cm的范圍內(nèi)，護(hù)筒傾斜度必須小于1%。

（3）泥漿調(diào)制。在鉆孔中灌入泥漿時(shí)，在一般地層，其比重的最佳狀態(tài)為1.1-1.3，在松散易塌的地層，其比重的最佳狀態(tài)為1.4-1.6。水域粘土拌和形成粘土，塑性指數(shù)的選擇一般超過(guò)17。如果當(dāng)?shù)貨](méi)有適合的粘土，可以選用質(zhì)量一般的粘土，并將部分塑性指數(shù)大于25的粘土摻入其中。如果在砂粘土使用時(shí)，其塑性指數(shù)盡可能大于15，其中泥漿內(nèi)不得有6%以上的超過(guò)0.1mm的顆粒。施工人員需要提前準(zhǔn)備好粘土的備料數(shù)量，對(duì)于砂、卵石層河床，其粘土備料數(shù)量為鉆孔體積的100%～120%；對(duì)于砂質(zhì)河床時(shí)，其數(shù)量約為鉆孔體積的80%～100%。

3 現(xiàn)澆混凝土管樁施工工藝

本文以某公路工程為例，該公路地基的深粉質(zhì)粘土層大概為7m-19m左右，設(shè)計(jì)路堤的最大填土高度為6m，通過(guò)比較粉噴樁、真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓等方案，最后將地基加固方案確定為澆筑混凝土管樁施工技術(shù)，該方案設(shè)計(jì)6m—10.5m不等的樁長(zhǎng)，設(shè)計(jì)直徑大概為1m，壁厚控制在12cm左右，C20為混凝土等級(jí)，塌落度控制在大于5cm且小于8cm的范圍內(nèi)，樁體保持3m的橫向間距，保持3.5m的縱向間距，整體工程布置為正方形，設(shè)計(jì)長(zhǎng)管樁為7.8m，控制豎向最大承載力為600KN左右。

（1）試樁。在開(kāi)始管樁澆筑以前，需要選擇合適位置進(jìn)行二根試樁，對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行復(fù)核，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，對(duì)施工工藝參數(shù)進(jìn)行確定，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，同時(shí)根據(jù)施工方案全面檢測(cè)試樁的單樁承載力以及小應(yīng)變?cè)囼?yàn)，按照試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行復(fù)核和修正，當(dāng)工藝試驗(yàn)樁的參數(shù)與設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量相符合后，才允許進(jìn)行正式施工。

（2）靜載荷試驗(yàn)。在完成試樁28d土體完成固結(jié)以后，需要再次進(jìn)行小應(yīng)變?cè)囼?yàn)和單樁靜載試驗(yàn)，對(duì)樁身的單樁承載力進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)樁身的完整性進(jìn)行復(fù)核，另外能夠?qū)Φ刭|(zhì)情況能夠滿足設(shè)計(jì)要求進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

（3）制作及埋設(shè)樁尖。在進(jìn)行樁體制作時(shí)，需要保證有平整、密實(shí)的樁尖，不允許掉角深度超過(guò)2cm，另外局部掉角和蜂窩缺損總面積必須小于樁尖表面全部面積的1%。內(nèi)外面圓度偏差要小于1%的樁尖直徑，樁尖上端內(nèi)外支承面低于10mm的平整度。施工人員要將編號(hào)和制作日期在預(yù)制樁尖位置全部標(biāo)明。在進(jìn)行沉樁以前，需要先清除1.5m×1.5m范圍內(nèi)的填碴，再進(jìn)行樁尖埋設(shè)，以便成樁后進(jìn)行墊層及蓋板的澆筑施工。隨后，要移動(dòng)樁機(jī)使其就位，對(duì)樁機(jī)的垂直度和水平度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證其小于1%的垂直度偏差，同時(shí)確保水平度小于1%的誤差。

（4）振動(dòng)沉管。施工人員在將沉管壓到一定深度以后，需要根據(jù)地表層的不同條件將開(kāi)啟振動(dòng)錘，直到滿足設(shè)計(jì)深度。如果要控制貫入度的大小，則需要在以最后2min的下沉速度或電流控制最終的沉管深度。施工人員要連續(xù)進(jìn)行沉管施工，確保施工所需深度能夠一次實(shí)現(xiàn)，如果在施工途中需要將沉管拔出地面，則需要將管中的淤土進(jìn)行清除，經(jīng)活瓣固定以后在進(jìn)行沉管作業(yè)。如果地面有豐富的水資源，且水量較大時(shí)，當(dāng)沉管沉到一定深度后，需要將適量的干拌混凝土在樁長(zhǎng)的1/2處加入，隨后繼續(xù)下沉作業(yè)，直至符合設(shè)計(jì)要求。

（5）澆注混凝土。當(dāng)管樁下沉的深度與施工要求相符后，可以將混凝土灌注。另外，逐漸向上拔出內(nèi)護(hù)壁管和外護(hù)壁套管。與此同時(shí)，管樁與內(nèi)外管分離，在軟地基中同混凝土管體連成一體埋入。隨后，充盈系數(shù)的計(jì)算按照混凝土的實(shí)際方量和理論方量進(jìn)行，最終對(duì)地下土層的地質(zhì)情況進(jìn)行確定。在對(duì)通過(guò)振動(dòng)、拔管和澆注混凝土過(guò)程中，要對(duì)混凝土的質(zhì)量進(jìn)行有效控制，根據(jù)相關(guān)要求控制控制沉管樁質(zhì)量，澆筑面要比設(shè)計(jì)樁頂高出50cm左右?；炷烈刂圃?0s以上的拌和時(shí)間，坍落度控制在大于6cm且小于10cm的范圍內(nèi)。

（6）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。施工人員要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況完成相應(yīng)的加固監(jiān)測(cè)，避免樁周地表土出現(xiàn)位移情況。施工人員需要及時(shí)測(cè)試沉樁過(guò)程中的土壓力變化，將孔位在適當(dāng)?shù)奈恢勉@好，按照打孔位置的不同進(jìn)行不同深度的垂直埋設(shè)。在樁機(jī)施工完成以后，施工人員需要對(duì)側(cè)壁的土壓力盒埋設(shè)情況進(jìn)行全面分析，確保隨沉樁深度的不斷變化。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上內(nèi)容能夠看出，在公路施工中，軟土路基加固技術(shù)對(duì)于公路的穩(wěn)定性和舒適性有著極其重要的作用，能夠進(jìn)一步提高公路工程的整體質(zhì)量。隨著公路工程的快速發(fā)展，人們對(duì)公路的安全行駛越來(lái)越重視，同時(shí)對(duì)施工材料也提出了更好的要求。在這種情況下，施工單位要根據(jù)實(shí)際對(duì)加固施工技術(shù)進(jìn)行合理選擇，使軟土地基的強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，使其使用年限得到進(jìn)一步延長(zhǎng)。現(xiàn)澆混凝土管樁施工技術(shù)的出現(xiàn)給軟土路基加固提供了保障，該管樁具有較薄的結(jié)構(gòu)，而且具有便捷的施工方式、較低的成本，同時(shí)現(xiàn)澆混凝土管樁不會(huì)產(chǎn)生任何污染，是在改進(jìn)預(yù)制管樁技術(shù)的基礎(chǔ)上延伸而來(lái)，在軟土路基處理中發(fā)揮著重要作用，有效避免了各種質(zhì)量問(wèn)題和安全隱患的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]姜振春.軟黏土中超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁豎向承載特性試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2012（09）.

[2]劉春原，李光宏，李兵.預(yù)應(yīng)力管樁振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的數(shù)值分析[J].巖土力學(xué)，2012（S1）.