預(yù)制方樁處理軟土地基設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用探討

李 坤

(青島瑞祥成市政工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 青島 266000)

預(yù)制方樁處理軟土地基設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用探討

李 坤

(青島瑞祥成市政工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 青島 266000)

結(jié)合工程實(shí)例，分析了預(yù)制方樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方法，并比較了預(yù)制方樁與其他軟土地基處理方法技術(shù)指標(biāo)；探討了預(yù)制方樁處理軟土地基時(shí)應(yīng)考慮的因素、施工方法及檢測(cè)方法，為預(yù)制方樁的推廣應(yīng)用提供了設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

預(yù)制方樁，復(fù)合地基，方案比選，預(yù)應(yīng)力管樁

0 引言

軟弱土層在我國分布較廣，特別是沿海平原地區(qū)。軟土的技術(shù)特點(diǎn)主要為天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度和承載力低，對(duì)軟土地基處理不當(dāng)容易產(chǎn)生地基的不均勻沉降等病害。本文結(jié)合預(yù)制方樁的應(yīng)用探討分析了軟土地基處理的設(shè)計(jì)方法。

1 工程概況

某濱海道路工程主線全長(zhǎng)約2.1 km，道路等級(jí)為城市主干路，設(shè)計(jì)車速為60 km/h，雙向六車道。本工程共分為兩個(gè)標(biāo)段，其中Ⅰ標(biāo)段K0+000～K1+600段路基中存在淤泥質(zhì)粘土層，采用預(yù)制方樁對(duì)路基進(jìn)行處理。本文僅對(duì)預(yù)制方樁的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。工程地質(zhì)條件分析如下。

1.1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)已有的地質(zhì)勘查報(bào)告，K0+000～K1+600段，淤泥質(zhì)軟土的層厚為6 m～13.5 m，層底埋深為10.2 m～16.2 m。

主要土層特點(diǎn)：素填土層厚2 m～4 m，部分含大粒徑石塊；淤泥層厚3 m～7.5 m。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚3 m～6 m；粉質(zhì)粘土2 m～5 m；底層為中砂。地基土承載力基本容許值表見表1。

表1 地基土承載力基本容許值表

1.2 地基處理分析

1)現(xiàn)狀場(chǎng)地素填土層較厚，并且部分含有大粒徑石塊；對(duì)地基處理方法的選擇產(chǎn)生較大的影響，特別對(duì)預(yù)制樁、攪拌樁、砂樁、塑料排水板的實(shí)施帶來一定的困難。

2)素填土和淤泥層的層厚較厚，采用預(yù)制樁處理軟土地基時(shí)，單樁承載力計(jì)算需考慮樁側(cè)土負(fù)摩擦力的影響。

3)本工程的路面設(shè)計(jì)標(biāo)高比擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀地面標(biāo)高高出2.5 m～4 m，單樁承載力計(jì)算時(shí)考慮填土及車輛荷載為100 kPa。

4)經(jīng)用分層總和法計(jì)算，軟土地基未處理時(shí)工后總沉降量約為1.37 m，其中工后沉降量約為1.1 m。不滿足規(guī)范規(guī)定的橋臺(tái)與路堤相鄰處不大于10 cm、一般路段不大于30 cm的要求。

2 預(yù)制方樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

2.1 地基處理方案比選分析

根據(jù)上述地質(zhì)條件的論述，針對(duì)第一段(K0+000～K1+600)的路基處理提出3種處理方案。

2.1.1 方案一：預(yù)制混凝土方樁(推薦)

表2 預(yù)制方樁設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

預(yù)制混凝土方樁的施工工序?yàn)椋涸诂F(xiàn)狀地面基礎(chǔ)上填土至3 m標(biāo)高→滿夯一遍→實(shí)施預(yù)制混凝土方樁(錘擊法施工)→填筑60 cm碎石墊層+2層鋼塑格柵→填筑路基土至路基頂面[1]。

技術(shù)指標(biāo)：

1)滿夯的夯擊能為1 000 kN·m，最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm。

2)預(yù)制混凝土方樁采用邊長(zhǎng)0.3 m的方樁，正方形布置，樁帽為正方形樁冒，邊長(zhǎng)為1.4 m，樁帽厚度為0.3 m；墊層厚度為60 cm；樁端進(jìn)入中砂層1 m。

滿夯的處理范圍為路基坡腳外6 m，預(yù)制混凝土方樁的處理范圍為1 000 kN·m滿夯交工面坡腳線外3 m。

3)預(yù)制混凝土方樁設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

2.1.2 方案二：預(yù)應(yīng)力管樁(比選)

預(yù)應(yīng)力管樁的施工工序?yàn)椋涸诂F(xiàn)狀地面基礎(chǔ)上填土至3 m標(biāo)高→滿夯一遍→實(shí)施預(yù)應(yīng)力管樁(采用靜壓或錘擊法施工)→填筑60 cm碎石墊層+2層鋼塑格柵→填筑路基土至路基頂面[2]。

技術(shù)指標(biāo)：

1)滿夯的夯擊能為1 000 kN·m，最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm。

2)預(yù)應(yīng)力管樁的直徑為0.4 m，正方形布置，樁端進(jìn)入中砂層1 m，樁長(zhǎng)根據(jù)淤泥質(zhì)軟土的層厚確定。樁間距根據(jù)樁長(zhǎng)及復(fù)核地基承載力確定；樁帽為正方形樁冒，邊長(zhǎng)為1.4 m，樁帽厚度為0.3 m；墊層厚度為60 cm。

滿夯的處理范圍為路基坡腳外6 m，預(yù)應(yīng)力管樁的處理范圍為1 000 kN·m滿夯交工面坡腳線外3 m。斷面布置基本同預(yù)制方樁。

3)預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

表3 預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

2.1.3 方案三：砂井+強(qiáng)夯+堆載預(yù)壓

砂井+強(qiáng)夯+堆載預(yù)壓的施工工序?yàn)椋涸诂F(xiàn)狀地面基礎(chǔ)上填土至3 m標(biāo)高→施打砂井→滿夯2遍→填筑0.5 m粗砂墊層+填土至路基頂面→填筑1 m的超載土柱[3,4]。

砂井間距為1.7 m(袋裝砂井間距1.1 m)，砂井直徑為0.4 m(袋裝砂井直徑0.07 m)，等邊三角形布置，砂井平均長(zhǎng)度17.5 m。強(qiáng)夯為滿夯，滿夯的夯擊能為1 000 kN·m，滿夯2遍。預(yù)壓期12個(gè)月。處理后一般路段工后沉降13 cm。

通過上述3種方案的論述，其優(yōu)缺點(diǎn)如表4所示。

表4 地基處理設(shè)計(jì)方案比選表

本工程采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方案預(yù)壓期約6個(gè)月，塑料排水板的造價(jià)約350元/m2。由于現(xiàn)場(chǎng)已填筑雜填土，含有大量的石塊，塑料排水板將很難實(shí)施，豎向排水通道需打設(shè)砂井，所以本工程沒有對(duì)真空堆載預(yù)壓方案做詳細(xì)的方案比選。

2.2 施工檢測(cè)與驗(yàn)收

預(yù)制方樁的質(zhì)量及施工要求應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，沉樁質(zhì)量及地基處理效果進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定[5-7]：

1)方樁沉樁完成后進(jìn)行小應(yīng)變法檢測(cè)樁身的完整性，小應(yīng)變檢測(cè)的樁數(shù)不小于總樁數(shù)的10%，且不小于10根。

2)單樁豎向抗壓承載力靜載試驗(yàn)檢測(cè)的樁數(shù)不小于總樁數(shù)的1%，且每個(gè)單位工程不少于3根。

3)復(fù)合地基承載力的檢測(cè)頻率不小于總樁數(shù)的0.3%，且每個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)不少于3根，隨機(jī)抽取，檢測(cè)樁分布均勻。

以上檢測(cè)，驗(yàn)收方案及方法宜與建設(shè)單位、質(zhì)檢部門協(xié)商確認(rèn)后方可實(shí)施。

2.3 沉降計(jì)算

復(fù)核地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，并且預(yù)制方樁的樁端持力層為中砂，樁端端阻力特征值較大，樁的沉降量將很小。根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范規(guī)程中的計(jì)算公式，無法有效的建立計(jì)算模型，所以從定性分析樁的沉降，并輔以路基的沉降觀測(cè)手段，控制路基的沉降。

3 結(jié)語

1)預(yù)制方樁為摩擦型樁時(shí)，可用復(fù)合地基承載力理論來估算其復(fù)合地基承載力，并用現(xiàn)場(chǎng)載荷實(shí)驗(yàn)予以校驗(yàn)。

2)軟土地基處理方案的比選要考慮采用方法的可行性、經(jīng)濟(jì)性等設(shè)計(jì)因素。

3)由于地層中存在較大粒徑的石塊，預(yù)制方樁在施工過程中存在斷樁的情況，斷樁率較低，不影響方案的實(shí)施。

4)預(yù)制方樁處理軟土地基后的復(fù)合地基的沉降計(jì)算沒有有效的計(jì)算模型，需要結(jié)合工程實(shí)際做進(jìn)一步的研究。

[1] 徐銓彪,陳 剛,賀景峰,等.復(fù)合配筋混凝土預(yù)制方樁抗彎性能試驗(yàn)[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2016,50(9):33-34.

[2] 萬里鵬,高燕希,王東志.預(yù)應(yīng)力管樁在進(jìn)港道路淤泥質(zhì)軟土地基中的承載性狀分析[J].公路與汽運(yùn),2009(4):22-31.

[3] 鐘禮明.袋裝砂井與超載預(yù)壓復(fù)合技術(shù)在軟基處理中的應(yīng)用[J].基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)工程,2013,1(31):11-15.

[4] 吳江斌,樓志軍,宋青君.關(guān)于塑料排水板的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基處理的位移反分析研究[J].公路交通科技,2003,20(6):55-57.

[5] JTG D62—2004,公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] DB J08—40—1994,地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[7] JGJ 106—2014,建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

The application of prefabricated square pile in the treatment of soft subgrade

Li Kun

(QingdaoRuixiangintoMunicipalEngineeringDesignCo.,Ltd，Qingdao266000,China)

This paper analyzes the way of composite subgrade design about prefabricated square pile and reports the comparative analysis of on prefabricated square pile with other way of soft soil foundation treatment. The factors that should be considered in the treatment of soft soil foundation with prefabricated square piles are discussed, construction methods and testing methods are introduced, which provides reference for the design and application of precast square piles.

prefabricated square piles, composite subgrade, comparision and selection of design plan, PHC

1009-6825(2017)22-0064-02

2017-05-26

李 坤(1982- )，男，碩士，工程師

TU471.8

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