高速公路水泥粉煤灰碎石樁復合地基施工工藝研究

束 樂 （安徽省交通控股集團有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

水泥粉煤灰碎石樁因能顯著提高地基承載力、處理地基穩(wěn)定性好、后續(xù)沉降小等優(yōu)勢，目前越來越多運用到高速公路軟基處理中[1]，因此有必要了解高速公路水泥粉煤灰碎石樁復合地基施工工藝。水泥粉煤灰碎石樁地基處理用打樁機等機具制成的一種具有一定粘結強度的樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復合地基的地基處理方法[2]。常有長螺旋鉆機取土、管內泵壓混合料灌注成樁或振動沉管灌注成樁兩種施工工法。

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）適用于軟土、黏性土、粉土、砂性土、雜填土及濕性黃土等地基加固。對淤泥質土應按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性[3]。

2 施工主要內容及主要材料

2.1 施工主要內容

①原地面處理；②測量放樣；③鉆機就位；④鉆孔或沉管；⑤泵壓灌注混合料或投料拔管；⑥成樁檢測及驗收。

2.2 水泥粉煤灰碎石樁的主要材料

粉煤灰是燃煤發(fā)電廠排出的一種具有一定活性的工業(yè)廢料，在CFG樁體混合料中，它既是細骨料，又有低強度等級水泥的作用。粉煤灰的摻入可改善混合料的和易性和可泵性，提高混合料的后期強度[4]。

水泥一般采用32.5普通水泥。混合料的密度一般為 2.10 t/m3～2.2 t/m3。

3 水泥粉煤灰碎石樁施工工藝

3.1 原地面處理

①對原地面進行清理和整平，將路基范圍內原地面上淤泥、樹根、草皮、腐植土等全部挖除，為旋噴樁施工做好場地平整。

②做好臨時排水設施，疏干場內積水，使周邊水不再進人場內，雨水、滲水隨時排出。

③做好臨時儲備材料及設備場地。

④完成現(xiàn)場便道及臨時用水、用電工程。

3.2 測量放樣

按照設計提供的控制點，使用全站儀進行放樣，準確定出高壓旋噴樁區(qū)域的控制樁，并使用鋼卷尺按照樁距傳遞定出樁位位置，同時用鋼條或電焊條做出標記，并以白石灰做標識，確保樁機準確就位。

3.3 鉆孔

3 .3 .1 沉管法鉆孔

根據(jù)設計樁長、沉管入土深度確定機架高度和沉管長度，并進行設備組裝。樁機就位，保持樁管垂直，垂直度偏差不大于l%；若采用預制鋼筋混合料樁尖，需埋入地表以下300mm左右。開始沉管，為避免對鄰樁的影響，沉管時間應盡量短。

詳細記錄激振電流變化情況，每鉆孔1m時應記錄1次。

3 .3 .2 長螺旋鉆機鉆孔

樁機就位，保持樁管垂直，垂直度偏差不大于l%。剛進行鉆孔時，關上鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸地時開動馬達進行鉆進。應遵循“先慢后快”的原則，并檢查鉆孔的偏差，及時糾正。在成孔中發(fā)現(xiàn)鉆桿難鉆或搖晃，需放慢進尺，防止樁孔發(fā)生偏斜和鉆具損壞等情況。

認真記錄開鉆時間、鉆進速度、成樁瞬間電流、各種地質條件下電流值等數(shù)據(jù)，并對地質進行復核[5]。

3.4 驗孔

鉆至設計標高后，對于使用沉管法施工時，要清底、夯實孔底，沉渣不得大于100mm，并用不小于35kg的重錘將孔底夯實。若孔底出現(xiàn)少量地下水，可投入拌合料，并將其夯實。

成孔經(jīng)自檢合格后，必需報監(jiān)理工程師確認后才能終孔。若地質與設計不符，應及時做好變更設計。

3.5 混合料拌制

混合料攪拌應采用攪拌站集中拌和，必須根據(jù)配合比嚴格配料。

混合料攪拌時間務必大于每盤料60s以上，混合料坍落度控制在160mm～200mm。

混合料采用混凝土罐車送至施工工地。在運送及現(xiàn)場等待過程中，混合料混凝土罐車務必慢速旋轉，不得停轉。

在每次卸料前，務必使得運輸車強制攪拌30s，以防止混合料發(fā)生離析[6]。

3.6 灌注混合料及拔管

①采用沉管法成樁，等沉管達到設計標高并停機后，應盡快用料斗完成空中投料，直到管內混合料頂面與鋼管料口平齊。首次投料留振5s～10s再開始拔管，拔管速率按工藝性試驗參數(shù)進行控制，一般宜為1.2m/min～1.5m/min。如果灌注拌合料不足，可以在拔管過程中，空中向管內投料補給。成樁后樁頂標高應高出設計樁長0.5m，且浮漿厚度不超過20cm。

②采用長螺旋鉆機管內泵壓混合料灌注成樁，鉆孔當達到設計標高時，不得繼續(xù)鉆孔，鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，同時確保連續(xù)勻速拔管，拔管速度應與混合料的泵送量需相匹配，混合料灌注過程中要確?；旌狭厦嬷潦贾两K高于鉆頭面15cm～25cm。拔管速率應根據(jù)工藝試驗參數(shù)控制，一般宜控制在2m/min～3m/min。每根樁投料量要大于設計的灌注量。施工樁頂高程通常要高出設計高程的50cm。成樁后，樁頂進行蓋土封頂并開始養(yǎng)護。灌注過程中，應認真記錄好灌注時間、拔管提升速度、混凝土坍落度、混凝土實際灌注量等相應的數(shù)據(jù)。

3.7 質量控制

①提鉆前需開動混合料輸送泵，將管道內的混合料填充滿，特別是地下水比較豐富的地段；提鉆的過程中嚴禁旋轉鉆頭，避免泥土掉入樁中形成斷樁。

②要控制好拔管速度，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁；拔管太慢振動時間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。拔管過程中不宜反插留振。在淤泥質土層應放慢拔管速度。

③提至樁頂后亦需停置10s～30s泵送混合料，保證樁頭質量。

④樁體混合料終凝前不能對樁體產(chǎn)生擾動。

⑤截樁頭時采用專用圓盤鋸進行切割。

⑥做到一機一人進行旁站，檢查樁位的偏差、鉆桿的垂直度，控制鉆孔深度及混凝土灌注速度，做好旁站記錄。

3.8 施工機械

裝備、機械設備應結合試樁確定的施工方案、機械、人員組合、工期要求進行合理配置；施工CFG樁需要配置長螺旋鉆機或振動沉管打樁機、發(fā)電機、混凝土輸送泵，裝載機、自卸汽車、挖掘機、小型挖掘機、混凝土罐車、全站儀、水準儀。

3.9 材料消耗

當CFG樁樁徑50cm，樁身混凝土強度為C15時，每米CFG樁實際耗用混凝土量是理論數(shù)量的1.15～1.35倍，具體材料消耗見下表。

直徑50cmCFG樁10m3混凝土的材料用量分析表

3.10 施工效率

鉆機每天的工作效率，與所施工樁長密切相關，在不考慮其他條件的影響下，對于平均樁長10m左右時，每天可以施工約38根，總樁長約380m；若樁在20m左右時，每天施工約32根，總樁長約650m。

4 結語

本文結合皖北某高速公路水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理工程實踐，詳細闡述了水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理原地面處理、測量放樣、鉆機就位、鉆孔或沉管、泵壓灌注混合料或投料拔管、成樁檢測及驗收等施工工藝，并測算出水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理的主要材料消耗和施工效率，為同行業(yè)進行水泥粉煤灰碎石樁軟土地基處理提供參考。