沖（海）積平原拌和站施工技術(shù)

肖兵

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 301700)

1 工程背景

南湖拌和站占地面積約1.7 hm2，主要負(fù)責(zé)的混凝土方量約為2×105m3，混凝土每日最大供應(yīng)量約為700 m3。南湖拌和站位于沖（海）積平原區(qū)，表層廣泛分布海積黏土，厚約0.80～3.40 m。下伏海積淤泥及淤泥質(zhì)黏土，以淤泥為主，流塑，層厚4.30～16 m。后逐漸進(jìn)入弱風(fēng)化、中風(fēng)化巖層。

2 拌和站設(shè)置

拌和站連接既有省道，采用封閉式管理。拌和站由攪拌機(jī)組、砂石料倉(cāng)、材料庫(kù)房、辦公及生活用房、車(chē)輛停放處及洗車(chē)池、污水沉淀和排放系統(tǒng)、地磅、圍墻等組成?？傮w平面布置滿足功能完整，路徑合理，排水暢通，入口設(shè)置值班室，拌和站四面設(shè)置圍墻。同時(shí)在場(chǎng)區(qū)內(nèi)必要位置安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攪拌主機(jī)粘貼反光紙（水泥）粉煤灰罐體安裝避雷針、接地線并設(shè)置地錨纜風(fēng)繩。

南湖拌和站單月最高峰混凝土拌和量約為18 000 m3，拌和站罐體以及拌和樓基礎(chǔ)采用平板伐形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，面積為380 m2，拌和站罐體基礎(chǔ)鋼筋混凝土厚2 m，拌和樓基礎(chǔ)底板鋼筋混凝土厚1 m，外露基礎(chǔ)尺寸為4 m×20 m×0.8 m，頂部預(yù)埋0.5 m×0.5 m×0.02 m 鋼板，并在外露基礎(chǔ)邊設(shè)置1 m×1 m×0.5 m 的防撞墩，間距為2 m。每個(gè)罐體投影面積下設(shè)置4 根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行支撐承載，單樁承載力≥100 kN，拌和站灰罐基礎(chǔ)細(xì)部圖如圖1 所示。

圖1 拌和站灰罐基礎(chǔ)細(xì)部圖

3 拌和站建設(shè)方案

3.1 拌和站設(shè)備配備

3.1.1 攪拌機(jī)配備

拌和站配備3 臺(tái)HZS120 攪拌機(jī)，拌和機(jī)共配置18 個(gè)150 t 儲(chǔ)料罐。水泥罐和外加劑罐由專業(yè)廠家定做，儲(chǔ)存罐上噴涂瑞蒼高速的LOGO，在儲(chǔ)料罐繪制“安全生產(chǎn)”及“文明施工”“浙江交投”“中鐵二十二局”等字樣，兩者豎向平行繪制，字體醒目，便于識(shí)別。攪拌機(jī)按照四倉(cāng)式自動(dòng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)配備，配合電腦自動(dòng)輸出，滿足智慧化要求。為保證安全，存儲(chǔ)罐頂部裝避雷設(shè)施，避雷針引線采用專用扁鐵延伸至罐體大地基礎(chǔ)內(nèi)，并設(shè)置安全標(biāo)語(yǔ)，妥善保護(hù)防止被破壞。罐體組合四角設(shè)置鋼絲繩風(fēng)纜拉緊錨固，防止罐體傾覆。

3.1.2 計(jì)量系統(tǒng)

每臺(tái)拌和樓配備自動(dòng)計(jì)量的拌和系統(tǒng)，拌和系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)配備專門(mén)的維修人員、可靠的電源和發(fā)電應(yīng)急設(shè)備[1]。攪拌站拌和設(shè)備采用質(zhì)量法自動(dòng)計(jì)量，水、外加劑計(jì)量采用全自動(dòng)電子稱量法計(jì)量。拌和站的計(jì)量設(shè)備經(jīng)相關(guān)計(jì)量部門(mén)校準(zhǔn)后投入生產(chǎn)，使用過(guò)程中不定復(fù)檢，確保計(jì)量準(zhǔn)確，混凝土立方量由拌和站地磅校正[2]。

3.1.3 上料斗

每臺(tái)拌和樓配備4 個(gè)上料斗，上料寬度不小于上料鏟車(chē)的寬度。上料斗設(shè)置雨棚加蓋，以防止雨水進(jìn)入料斗，且除上料平臺(tái)一面外，其他三面進(jìn)行防雨圍閉。為防止串料，料斗之間加設(shè)隔板且隔板高度不小于50 cm。此外，為保證鏟車(chē)取料時(shí)不至于過(guò)低而導(dǎo)致硬化層或底層變異料被收入鏟斗，要求在隔離墻端部設(shè)置最低取料高度起止線。距地面10 cm，配料倉(cāng)基礎(chǔ)以及側(cè)墻，均采用50 cm 厚C20 混凝土整體澆筑。

3.1.4 臨時(shí)用電

進(jìn)行臨時(shí)供電的統(tǒng)一規(guī)劃，確定電力線、主配電箱和配電箱的位置及方向，執(zhí)行負(fù)荷計(jì)算，選擇變壓器容量和導(dǎo)線段，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算滿足最大功耗。配電房設(shè)在拌和站內(nèi)，采用2 臺(tái)400 kV·A 變壓器和1 臺(tái)400 kW 發(fā)電機(jī)組備用電源以滿足拌和站用電需求。

3.1.5 生產(chǎn)用水

拌和站采用打井結(jié)合鰲江支流抽取水，將水存儲(chǔ)于蓄水池中。使用前應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，有關(guān)指標(biāo)值在限值內(nèi)才可作為拌和用水。在拌和站場(chǎng)地內(nèi)修筑2 個(gè)60 m3蓄水池，蓄水池采用鋼筋混凝土澆筑做好防水設(shè)施，確?；炷涟韬陀盟?。

3.2 罐體基礎(chǔ)施工

拌和站罐體及拌和樓基礎(chǔ)采用平板伐形鋼筋混凝土基礎(chǔ)，面積為380 m2，拌和站罐體基礎(chǔ)采用2 m 厚鋼筋混凝土，拌和樓基礎(chǔ)底板采用1 m 厚鋼筋混凝土，外露基礎(chǔ)采用4 m×20 m×0.8 m 整體鋼筋混凝土，頂部預(yù)埋0.5 m×0.5 m×0.02 m 鋼板，并在外露基礎(chǔ)邊設(shè)1 m×1 m×0.5 m 的防撞墩，間距2 m。每個(gè)罐體投影面積下設(shè)置4 根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行支撐承載，單樁承載力≥100 kN。預(yù)應(yīng)力管樁施工完成后方可進(jìn)行上部大罐基礎(chǔ)施工，做好大罐基礎(chǔ)的防雷接地裝置與各種預(yù)埋件施工，應(yīng)定位連接準(zhǔn)確并符合相關(guān)規(guī)范的要求，其接地電阻不大于10 Ω。

3.3 砂石儲(chǔ)料倉(cāng)施工

拌和站設(shè)置9 個(gè)分料倉(cāng)，每個(gè)分料倉(cāng)的凈長(zhǎng)為25 m、凈寬為9 m，采用50 cm 厚C25 混凝土墻，墻高2.5 m，確保各分料倉(cāng)不串料，倉(cāng)底高于外部地面，修成內(nèi)外2%的順坡（向料倉(cāng)口方向），料倉(cāng)底部澆筑20 cm 厚C25 混凝土。

砂石料存放場(chǎng)地設(shè)型鋼結(jié)構(gòu)防雨，遮陽(yáng)頂棚，鋼結(jié)構(gòu)頂棚起拱線高度不小于12 m，且滿足運(yùn)輸車(chē)輛和裝載機(jī)的操作空間作業(yè)要求，料倉(cāng)口與場(chǎng)內(nèi)地面之間設(shè)置排水溝，寬度30 cm、深度50 cm，上部覆蓋帶孔鋼板，防止料倉(cāng)積水。

料倉(cāng)頂面設(shè)置雨棚，高約12 m，為保證承載力要求，雨棚采用框架條形基礎(chǔ)。采用纜風(fēng)繩與地錨連接牢固。倉(cāng)內(nèi)地面設(shè)2%的坡度，嚴(yán)禁積水。在兩排料倉(cāng)前部設(shè)置排水溝，與四周排水溝相連，匯聚到沉砂井及污水過(guò)濾池。

料倉(cāng)雨棚采用輕鋼結(jié)構(gòu)搭設(shè)，鋼棚采用抗風(fēng)、耐腐蝕的鋼結(jié)構(gòu)雨棚，統(tǒng)一高12 m，雨棚兩側(cè)應(yīng)設(shè)防雨擋板。頂棚采用PVC-U 管集中雨水，排至四周的排水溝中，兩端的儲(chǔ)料倉(cāng)外側(cè)面與端面設(shè)置封閉圍擋，防止雨水在風(fēng)力作用下進(jìn)入料倉(cāng)內(nèi)，棚頂采用灰色彩鋼瓦。

3.4 場(chǎng)地與道路施工

拌和站場(chǎng)地內(nèi)，車(chē)輛能到達(dá)的位置均采用1 m 厚塊石回填后施工20 cm 厚C25 混凝土硬化處理，車(chē)輛無(wú)法到達(dá)的位置均采用0.5～1 m 塊石回填后施工10 cm 厚C20 混凝土硬化處理。場(chǎng)地硬化按照低圍高中心的原則進(jìn)行，場(chǎng)地周?chē)鷳?yīng)設(shè)置排水溝，并在適當(dāng)位置設(shè)置集水坑，進(jìn)行系統(tǒng)的排水布置。場(chǎng)內(nèi)道路設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志標(biāo)線（包括反光警示標(biāo)志），并設(shè)置完善的照明系統(tǒng)。場(chǎng)地應(yīng)設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，場(chǎng)地硬化按照四周低，中心高的原則進(jìn)行，面層排水坡度為2%，場(chǎng)地四周設(shè)置30 cm×50 cm 矩形排水溝，料倉(cāng)前設(shè)置30 cm×50 cm 矩形排水溝頂面使用帶孔鋼板，鋼板厚度為3 cm。

4 拌和站軟基處置方案

4.1 軟基處置方案

1）采用150 t×5 個(gè)水泥灌，根據(jù)罐體及基礎(chǔ)總重，每個(gè)罐體投影面積下設(shè)置4 根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行支撐承載，單樁承載力≥100 kN。預(yù)應(yīng)力管樁施工完成后方可進(jìn)行上部大罐基礎(chǔ)施工，施工中做好大罐基礎(chǔ)的防雷接地裝置與各種預(yù)埋件施工。

2）拌和站主機(jī)為HZS120 攪拌機(jī)，根據(jù)攪拌機(jī)及混凝土重量和動(dòng)荷載，每個(gè)主機(jī)基礎(chǔ)下設(shè)置4 根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行支撐承載。

3）拌和站配料倉(cāng)為嵌入式，最大深入原地面以下5 m，嵌入淤泥層內(nèi)4 m，每個(gè)配料機(jī)6 根預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行支撐承載。

4.2 PHC 樁施工方法

1）南湖沖（海）積平面均為淤泥質(zhì)土，采用1.5 m 厚塊石直接回填形成進(jìn)場(chǎng)道路，地表土采用推土機(jī)集中至復(fù)耕土存放區(qū)，整體回填塊石形成整體工作面供機(jī)械施工。

2）根據(jù)拌和站規(guī)劃圖紙進(jìn)行施工放樣，采用全站儀精確放樣管樁的施工控制樁，樁基采用鋼尺、鋼筋定位標(biāo)識(shí)。

3）預(yù)應(yīng)力管樁混凝土起吊注意動(dòng)荷載使管樁產(chǎn)生破壞，采用兩頭勾吊法運(yùn)至樁位附近，采用打樁機(jī)夾樁器使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位中心，平緩插入土中。

4）根據(jù)地質(zhì)情況，采用靜壓法施工，管樁貫入土中50 cm后，采用全站儀以90°夾角進(jìn)行測(cè)量，管樁起吊就位插入地面時(shí)，垂直度偏差不得大于1%，樁位偏差不大于20 mm。

5）管樁施工過(guò)程中，淤泥段采用靜壓法施工，已軸線重合為準(zhǔn)則，利用錘重直接將管樁壓透淤泥層、軟土層為止。

6）為保證管樁支撐層受力，靜壓法施工完成后采用錘擊法進(jìn)行嵌巖。錘擊時(shí)，落距應(yīng)較小，當(dāng)入強(qiáng)風(fēng)化一定深度并待樁穩(wěn)定后，再按要求落距沉樁。打樁宜重錘低擊，錘重的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、樁的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、密集程度及施工條件選用。

7）錘擊過(guò)程中包括正樁錘、樁帽和樁身的中心線重合，接樁時(shí)樁頭應(yīng)高于地面0.5～1 m，上下節(jié)莊段保持順直。本工程采用咬合承插式連接接頭。

8）最后貫入度小于30 mm/10 擊，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)即可收錘。

9)管樁貫入度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，支立樁帽模板，綁扎樁帽鋼筋，澆筑樁帽混凝土。

4.3 沖（海）積平原管樁施工注意事項(xiàng)

1）灌入度突變、地面明顯隆起、臨樁上浮或位移過(guò)大、樁身回彈曲線不規(guī)則時(shí)應(yīng)立即停止錘樁，分析地質(zhì)是否存在突變、相鄰樁是否存在地層關(guān)聯(lián)現(xiàn)象，如有必要，待穩(wěn)定一段時(shí)間后在臨邊位置補(bǔ)樁。

2）樁頭混凝土剝落、破碎、樁身突然傾斜、跑位時(shí)必須重新補(bǔ)樁。

3）總錘擊數(shù)超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)分析原因，綜合計(jì)算整體受力，如不滿足要求在進(jìn)行補(bǔ)樁工作。

4）基坑開(kāi)挖時(shí)注意樁位傾斜，必須對(duì)稱開(kāi)挖，避免單側(cè)開(kāi)挖致使土體偏壓，造成樁身傾斜。

4.4 軟基處理效果分析

南湖拌和站經(jīng)過(guò)預(yù)應(yīng)力管樁處理后進(jìn)行靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示承載力滿足建站要求。拌和站建設(shè)完成后，在持力層基礎(chǔ)四周進(jìn)行了沉降觀測(cè)，根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果及實(shí)際使用論證，采用預(yù)應(yīng)力管樁處理沖（海）積平原拌和站軟基情況良好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以南湖拌和站建設(shè)為背景，研究沖（海）積平原的軟弱地層的環(huán)境下，利用預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)軟弱地基進(jìn)行加固的措施，為日后相關(guān)項(xiàng)目提供一定的參考。