高速路基工程振沖碎石樁技術(shù)應(yīng)用

李珍梅

(山西路橋第四工程有限公司，山西 大同 037006)

0 引 言

振沖碎石樁技術(shù)是最近幾年以來(lái)應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)策略，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用能夠提高路基工程的承載力實(shí)現(xiàn)路基工程項(xiàng)目的建設(shè)需求，因此對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行研究，總結(jié)出更為科學(xué)有效的施工方案是本文的研究方向。

1 技術(shù)原理

在路基基礎(chǔ)加固施工環(huán)節(jié)，應(yīng)用振沖碎石技術(shù)能夠達(dá)到效果，該技術(shù)的工作原理如下所示：首先振沖碎石應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)周邊土體結(jié)構(gòu)形成的側(cè)向壓力增加荷載可以達(dá)到加固性效果。其次，在具體的施工中，碎石樁可以和周邊土體組合形成復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)，保證地基荷載性能符合要求，達(dá)到承載標(biāo)準(zhǔn)要求。最后，整體受到荷載作用之下，導(dǎo)致側(cè)向變形的發(fā)生，進(jìn)而將應(yīng)力直接傳輸?shù)街苓叺耐馏w結(jié)構(gòu)上，完全達(dá)到結(jié)構(gòu)性能的使用要求。

2 工程概況

某公路項(xiàng)目總長(zhǎng)度為62 km，為雙向四車(chē)道的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該公路所處地質(zhì)條件復(fù)雜性較高，很多路段都是軟土層的結(jié)構(gòu)，且土質(zhì)硬度較低，所以給工程產(chǎn)生不利影響。在施工環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行鉆探、試坑、動(dòng)探、化驗(yàn)等操作，確定某個(gè)部分上的地質(zhì)條件極差，承載性能無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，可壓縮土層結(jié)構(gòu)厚度較大，壓縮性處于中、高階段，局部有浸水、液化等問(wèn)題。為了達(dá)到工程的要求，不會(huì)出現(xiàn)液化的危害，在該特殊地質(zhì)條件下選擇使用振沖碎石樁技術(shù)進(jìn)行處理。

3 碎石樁設(shè)計(jì)

該工程的路基只需要在15 m的范圍內(nèi)砂石液化部位進(jìn)行加固處理，處理深度需要超過(guò)可液化砂土層結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求，振沖碎石樁的直徑尺寸為0.6 m，并且從以往工程經(jīng)驗(yàn)分析，樁間距一般為3～4倍的樁徑，預(yù)估該樁體間距為2 m，采取三角形設(shè)置的方式。根據(jù)從密到疏的原則進(jìn)行間距調(diào)整，使得樁身結(jié)構(gòu)承載性能超過(guò)450 kPa，且復(fù)合地基的承載性能超過(guò)150 kPa。應(yīng)用動(dòng)力觸頭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)，如果沉入深度為10 m，擊打需要在6次以上。按照項(xiàng)目的具體情況，首排碎石樁設(shè)置在外側(cè)60 cm位置，處理長(zhǎng)度為50 cm。此外，根據(jù)工程需要選擇合適的填料，粒徑、性能等符合要求，達(dá)到級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)要求，不會(huì)給工程的質(zhì)量產(chǎn)生任何影響。

4 振沖碎石樁施工

4.1 施工設(shè)備及材科

結(jié)合本次工程的具體情況，在公路軟基振沖碎石樁實(shí)施環(huán)節(jié)，容易出現(xiàn)導(dǎo)桿抱卡的問(wèn)題，所以需要使用BJ-KW-75型振沖器、吊裝設(shè)備等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。振沖碎石樁樁體填料選擇合適的材料，一般是就地選材，隨時(shí)、卵礫石、礦渣等都能夠滿(mǎn)足工程的要求，但是禁止使用任何風(fēng)化的材料，并且填料含水率符合要求，粒徑為25～50 mm之間。只有做好上述設(shè)備、材料的控制，才能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，保證工程的質(zhì)量合格，提高工程質(zhì)量水平。

4.2 制樁試驗(yàn)

按照該公路項(xiàng)目的具體情況，考慮到地質(zhì)條件因素，確定在K14+500位置上進(jìn)行試樁作業(yè)，按照工程設(shè)計(jì)方案確定振沖碎石樁技術(shù)參數(shù)如下：樁體長(zhǎng)度5～10 m，樁徑1 m，以三角形方式進(jìn)行樁體設(shè)置。按照試驗(yàn)結(jié)論，振沖器加密電流應(yīng)在70A以上，留振時(shí)間5 s，水壓符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，如果地質(zhì)條件發(fā)生很大的變化，應(yīng)該再次進(jìn)行技術(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)，以保證工的質(zhì)量符合要求。

4.3 造孔和清孔

按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，控制點(diǎn)坐標(biāo)軸線(xiàn)與樁位測(cè)量放樣，同時(shí)把測(cè)量點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差限定在5 cm以?xún)?nèi)，還要考慮到工程的具體情況，進(jìn)行縱橫排水溝與泵坑，需要促進(jìn)排污能力的提升。把振沖器與中心部位對(duì)正，然后開(kāi)啟振動(dòng)器。在電壓、水壓等參數(shù)符合工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，利用塔架吊具把振沖器逐步下放，速度為2 m/min，進(jìn)入到土體結(jié)構(gòu)內(nèi)。沖孔作業(yè)環(huán)節(jié)，如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際電流超出額定電流，應(yīng)該降低速度，并且緩慢下沉振沖器，在電流達(dá)到額定標(biāo)準(zhǔn)后才能造孔。達(dá)到設(shè)計(jì)深度的標(biāo)準(zhǔn)后，緩慢向上提升振沖器，保證振沖器提升到孔口部位上再次進(jìn)行沉放作業(yè)，做好內(nèi)部泥土清理處理，保證填料作業(yè)可以有序進(jìn)行。如果孔口發(fā)生返水或者含泥量超出標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行清孔處理，以免造成嚴(yán)重的淤堵影響工程的質(zhì)量。

4.4 填料和成樁

該公路項(xiàng)目在施工中，應(yīng)用的填料是天然級(jí)配石，其含泥量在10%以下，粒徑處于50～80 mm之間，填料施工環(huán)節(jié)，振沖器停放在和孔底有30～50 cm以上的部位上，且可以給內(nèi)部直接沖入填料材料，經(jīng)過(guò)回填一定的時(shí)間，提升振沖器，且能夠讓碎石在孔內(nèi)進(jìn)行均勻充滿(mǎn)。填料作業(yè)環(huán)節(jié)，如果密實(shí)電流并不能達(dá)到振沖電流的設(shè)定參數(shù)，要繼續(xù)進(jìn)行填料施工，利用提位振沖器方式持續(xù)填充作業(yè)，防止因?yàn)樘盍喜蛔慊蛘叽畼兜葐?wèn)題。造孔工作全部完成后，工作人員將振沖器向上提升約30～50 cm的距離，在孔底停留大約10 s的時(shí)間，再開(kāi)始拔管作業(yè)。每次填料施工環(huán)節(jié)，厚度都要嚴(yán)格的控制，振沖器放入到內(nèi)部時(shí)應(yīng)該充分的振動(dòng)，一方面可以做好振密處理，另一方面還能夠讓物料全部都進(jìn)入到孔壁土體結(jié)構(gòu)內(nèi)。隨著填料數(shù)量的持續(xù)增多，孔壁受到的約束力也會(huì)逐步的增大，在約束力與振動(dòng)力完全一致的情況下，樁徑也會(huì)穩(wěn)定。如果此時(shí)再次進(jìn)行振密作業(yè)，振沖器電流也會(huì)快速的增大，在電流與密室電流一致的情況下，就可以達(dá)到密室的條件要求。

5 承載試驗(yàn)檢測(cè)

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)15 d的施工，完成施工任務(wù)。經(jīng)過(guò)地基承載性能參數(shù)的計(jì)算分析，且做好承載板靜載試驗(yàn)分析。按照24 kN為一個(gè)分級(jí)進(jìn)行加載作業(yè)，在完成一級(jí)加載的作業(yè)后，隨時(shí)觀察沉降參數(shù)，在底板達(dá)到比較穩(wěn)定的條件時(shí)，就可以停止觀測(cè)，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的加載施工。根據(jù)上述操作方式，逐步完成各個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)，直到最終達(dá)到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，具體承載力參數(shù)可見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)整理與分析，累積沉降參數(shù)沒(méi)有超出標(biāo)準(zhǔn)，且荷載增加到240 kN以上時(shí)，地基結(jié)構(gòu)完好，沒(méi)有出現(xiàn)損壞的問(wèn)題。

表1 樁頂承載力靜載試驗(yàn)結(jié)果

圖1 荷載P與沉降S曲線(xiàn)

經(jīng)過(guò)加固處理之后，復(fù)合地基承載性能提升比較明顯，進(jìn)而得出如下結(jié)論：通過(guò)這種方式加固軟土地基，可以滿(mǎn)足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng)，固結(jié)的質(zhì)量也會(huì)得到很大的提升，所以在填方作業(yè)過(guò)程中，需要加強(qiáng)施工進(jìn)度的控制，保證符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要。利用分層的方法填筑施工，工作人員需要及時(shí)進(jìn)行沉降參數(shù)的觀測(cè)，掌握沉降參數(shù)值，加強(qiáng)填方施工進(jìn)度的控制，保證工程的質(zhì)量合格，不會(huì)有任何質(zhì)量與安全隱患存在。

6 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，振沖碎石樁技術(shù)其具備工期比較短、操作方便、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，能夠全面提升軟土地基的承載性能，保證現(xiàn)場(chǎng)處于可控范圍內(nèi)，為工程質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。