橋涵基礎(chǔ)沉降生石灰樁處治技術(shù)應(yīng)用

樊 穎

(山西交通控股集團(tuán)有限公司運(yùn)城北高速公路分公司,山西 運(yùn)城 044000)

1 石灰樁加固土體機(jī)理

1.1 化學(xué)加固機(jī)理

生石灰遇水放熱熟化，產(chǎn)生的鈣離子與土體活性物質(zhì)發(fā)生絮凝，水膜變薄粘力增強(qiáng)，提高了該部分土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。生石灰水化后與土體中的活性硅鋁化合物發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸和鋁酸巖物質(zhì)，該類物質(zhì)能夠增加土體間的粘結(jié)力促進(jìn)土體的固化和穩(wěn)定。

1.2 物理加固機(jī)理

生石灰水化作用使土基含水量降低，同時(shí)石灰體積膨脹，周圍土體被擠壓密實(shí)，膨脹擠壓使得土體粘結(jié)增強(qiáng)，穩(wěn)定性能極大的得到改善。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

石灰樁設(shè)計(jì)參數(shù)主要有樁徑、樁長、樁距、置換率、設(shè)置范圍，需根據(jù)具體工程地質(zhì)水文環(huán)境等因素進(jìn)行參數(shù)選取，計(jì)算結(jié)果需滿足地基變形及穩(wěn)定性要求，有軟弱下臥層同時(shí)需要對(duì)其承載力進(jìn)行驗(yàn)算。

1)樁徑：石灰樁加固地基一般采用細(xì)而密方式布樁，通常直徑150 mm～350 mm。2)樁長：上覆土層較薄同時(shí)存在軟弱層時(shí)，樁體應(yīng)穿過軟弱層進(jìn)行地基處治。上覆土層較厚同時(shí)存在滑裂面時(shí)，樁基應(yīng)穿過滑裂面進(jìn)入穩(wěn)定土層。具體樁長的選取應(yīng)根據(jù)地基承載力和變形要求進(jìn)行。3)樁距和布樁范圍：樁距選擇樁徑2.5d～3.0d左右，設(shè)置范圍一般橋梁為臺(tái)背后地基20 m,涵洞和通道為基礎(chǔ)外延地基5 m～10 m。4)置換率：石灰樁分樁孔的置換率和樁身膨脹置換率兩種，一般采用三角形和梅花形布置，三角形網(wǎng)格樁孔置換率m=0.785 4(d/l)2；正方形網(wǎng)格布樁m=0.907(d/l)2。

2.2 強(qiáng)度變形計(jì)算

石灰樁承載力和變形計(jì)算采用復(fù)合地基設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)確定最終承載力，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB 50007建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3 石灰樁施工工藝

3.1 挖孔投料法

當(dāng)施工作業(yè)面狹小，施工地點(diǎn)位于人員居住較密集的地域，對(duì)施工噪聲和振動(dòng)較敏感時(shí)，可采用該方法進(jìn)行石灰樁施工，該方法具有施工過程短、經(jīng)濟(jì)性好、工程質(zhì)量易于保證的特點(diǎn)。

施工中采用洛陽鏟成孔，樁長應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)樁基較長時(shí)應(yīng)采取必要的防塌孔措施，孔深和孔徑可用量孔器逐個(gè)檢查。樁基成孔后應(yīng)及時(shí)用生石灰摻合料灌孔，灌孔時(shí)應(yīng)分層填筑夯實(shí)，壓實(shí)程度可根據(jù)施工時(shí)夯實(shí)聲音經(jīng)驗(yàn)判斷。

3.2 管外投料法

管外投料工藝順序：鉆孔→沉管→提管→填料→壓實(shí)→重復(fù)提管填料壓實(shí)→樁體封口。

施工中應(yīng)根據(jù)壓實(shí)系數(shù)計(jì)算每根樁基的填料用量，以確保灌料過程中石灰樁樁徑、樁長、密實(shí)度滿足規(guī)范要求，為避免樁基施工中相鄰樁體施工對(duì)工程質(zhì)量的影響，打樁應(yīng)由外向內(nèi)梅花形布置施工。

生石灰與摻合料要隨拌隨用，避免生石灰過早遇水膨脹消解。雨季施工應(yīng)做好灰土防雨淋措施，必要時(shí)采取修筑攔水排水系統(tǒng)及時(shí)疏水，保證原材料存放規(guī)范。

樁體封口應(yīng)采用粘性土，土體含水率應(yīng)滿足要求，封口高度應(yīng)超出樁體設(shè)計(jì)標(biāo)高20 cm。

3.3 管內(nèi)投料法

當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，可采用該法進(jìn)行石灰樁基施工，其工藝類似于采用振動(dòng)沉管法施工的灌注樁。過程中原材料的存放要求同管外投料法，同時(shí)注意套管成孔拔出后應(yīng)及時(shí)用石灰封底，填筑過程中應(yīng)分層夯實(shí)土體滿足壓實(shí)度要求。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)與控制標(biāo)準(zhǔn)

4.1 質(zhì)量檢驗(yàn)要求

石灰樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)可以采用靜力觸探、動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)以及靜載荷試驗(yàn)，重要工程進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。具體檢驗(yàn)要求如下：

1)隨機(jī)抽檢夯后樁長范圍內(nèi)填料的平均壓實(shí)系數(shù)，數(shù)量不應(yīng)少于樁總數(shù)的1%，且不得少于9根。

2)隨機(jī)抽檢處理深度內(nèi)樁間土的平均擠密系數(shù)，檢測(cè)探井?dāng)?shù)不應(yīng)少于樁總數(shù)的0.3%，且不得少于3根。

3)承載力檢測(cè)應(yīng)在成樁后14 d～28 d后進(jìn)行，檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的1%，且每項(xiàng)單體工程復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)不應(yīng)少于3點(diǎn)。

4.2 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1)施工材料要選用新鮮的生石灰塊，含粉量控制在15%以內(nèi)，有效的氧化鈣不宜低于70%，粒徑不宜低于70 mm。

2)孔內(nèi)填料前孔底要夯實(shí)并應(yīng)檢查樁孔的直徑、深度和垂直度，孔徑、孔深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求，垂直度允許偏差±1%，孔中心距允許偏差為樁距的±5%。

5 實(shí)例應(yīng)用

5.1 工程概況

聞垣高速K28+300處由于涵洞基礎(chǔ)及墻身沉降縫瀝青麻絮老化脫落，由于雨季降水影響，涵洞內(nèi)水流通過沉降縫進(jìn)至涵底，地基飽水軟弱，承載力不足，造成涵洞不均勻沉降及墻身縱向開裂，極大的影響了道路通行安全。

5.2 處理措施

1)地基處理。

為防止涵洞基礎(chǔ)下沉，涵洞地基采用生石灰樁加固處理，加速軟弱地基的固結(jié)，提高地基承載力。沿涵洞縱向按梅花形布置2排樁，縱、橫向間距均為50 cm。石灰樁樁徑20 cm，樁深300 cm。施工中按照先外后里，同排內(nèi)應(yīng)間隔施工，避免因振動(dòng)擠壓造成相鄰樁縮孔或塌孔。

2)墻身開裂處理。

采用M10水泥砂漿將墻身開裂部位填充封閉，填充深度10 cm，各洞節(jié)預(yù)留1處～2處注漿孔；待砂漿強(qiáng)度達(dá)到要求后，進(jìn)行注漿。注漿時(shí)利用路面與涵洞高差，水泥漿攪拌放在路肩處，通過塑料管將水泥漿引至涵洞內(nèi)，通過自然壓力對(duì)墻身內(nèi)空洞部位進(jìn)行注漿。

3)基礎(chǔ)加固。

石灰樁、墻身注漿施工完畢后，在基礎(chǔ)破損范圍內(nèi)，澆筑30 cm厚C30鋼筋混凝土進(jìn)行加固。

4)沉降縫封閉。

對(duì)拱涵基礎(chǔ)沉降縫采用瀝青麻絮進(jìn)行灌縫處理，避免再次排水進(jìn)入。

5.3 效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過對(duì)該拱涵進(jìn)行沉降處治，且后期定期進(jìn)行沉降觀測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)有繼續(xù)沉降情況，說明該處治方案取得較好的施工效果。

6 結(jié)語

通過上述石灰樁處治涵洞基礎(chǔ)措施，降低了基礎(chǔ)土體含水率，穩(wěn)固了樁體周圍軟弱土體，地基承載力顯著提高，沉降減小，地基加固作用效果明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著，對(duì)高速公路的涵臺(tái)、通道、支護(hù)結(jié)構(gòu)軟弱地基處治具有一定的借鑒意義。

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