公路工程軟土路基CFG樁施工技術(shù)

常晉姝

(山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司晉中分公司，山西 晉中 030600)

1 項目背景

某公路工程項目的全線長度是17.26 km，起訖樁號是K31+885～K49+145，采用的是雙向四車道，設(shè)計的行車速度是60 km/h，路基寬度為25.5 m。此項目沿線路段大部分屬于軟基土體，其中軟土層的厚度范圍是9～26 m，施工周期約25個月，項目現(xiàn)場內(nèi)基本表現(xiàn)為河流沖擊地貌?？紤]到項目沿線大部分土層屬于軟土層，為了保證公路工程施工質(zhì)量，必須結(jié)合項目實際情況采取合理的措施進行軟土路基加固處理，此項目中軟土路基加固處理選擇的是CFG樁施工技術(shù)。

2 施工技術(shù)

2.1 技術(shù)方案

縱觀公路工程軟土路基加固處理實際情況，主要采用的加固處理措施包含了真空堆載預壓、墊層、CFG樁、豎向排水以及剛性樁等，其中墊層與豎向排水一般適用于厚度<3 m的軟土路基。考慮到此項目中軟土路基的厚度在9～26 m，不可選擇淺層處理施工技術(shù)；真空堆載預壓技術(shù)適用于工期緊、軟土性能差的路基，而此項目中工期較為富裕，土料資源比較豐富，因此不可選擇真空堆載預壓技術(shù)；相較于剛性樁、加固樁而言，CFG樁具備良好的抗剪強度，此項目中路堤填筑的高度比較大，承載力偏差，所以經(jīng)過綜合分析研究確定軟土路基加固處理選擇CFG樁施工技術(shù)[1]。

該公路工程項目軟土路基的整體性能比較差，采用CFG樁進行加固處理之后能夠有效控制沉降，根據(jù)基本規(guī)范要求，將樁體處于極限狀態(tài)下的承載力與沉降量作為驗算條件及控制條件，此項目允許的施工后沉降≤0.3。詳細加固處理方案設(shè)計時，必須認真、仔細勘察待處治路段的具體地質(zhì)條件、沉降量與承載力情況，然后選取土樣實施室內(nèi)試驗，通過試驗得出土層相關(guān)力學性能參數(shù)，同時以此為依據(jù)實施CFG樁復合地基設(shè)計。

2.2 技術(shù)參數(shù)

CFG樁的樁長一般是0.4 m，針對基巖起伏相對偏大的位置，需要根據(jù)地面至基巖的實際深度合理確定樁長，以提升軟土地基加固處理效果。為了保證CFG樁可以均勻承受結(jié)構(gòu)荷載，以及實現(xiàn)樁間土的均勻性擠密，此項目中CFG樁必須采用等邊三角形實施布設(shè)，同時把其孔間隔距離控制為1～1.5 m。單樁承載面積不變前提下，應按照式(1)計算樁距a：

(1)

式中，A為單樁承載面積，m2，取值范圍是1.0～2.0 m2。

單樁與復合地基的承載力、沉降量等相關(guān)參數(shù)必須根據(jù)地基處理技術(shù)規(guī)范要求公式及方法進行確定，公式如下：

(2)

通過建立褥墊層能夠提升樁體與樁間土的密實性，利用樁間土擠密作用產(chǎn)生復合地基。待復合地基承受上部結(jié)構(gòu)的垂直荷載之后就會出現(xiàn)垂直沉降，此時沉降量是由樁復合層受到壓縮變形與樁土復合地面下土體沉降引發(fā)的，由于該項目中復合底面大部分是基巖，因此無需考慮樁土復合底面下土體的沉降變形。

2.3 CFG樁工藝

從本質(zhì)上分析，CFG樁基本包含了長螺旋鉆管內(nèi)泵壓成樁、泥漿護壁鉆孔灌注樁以及振動沉管樁等。其中振動沉管樁主要適用于黏性土、砂土以及淤泥質(zhì)土等，具有施工操作簡單特點，能夠顯著提升樁間土緊密性以及有效控制沉降變形，避免土體出現(xiàn)液化[3]。但是此項技術(shù)成樁質(zhì)量控制難度系數(shù)較大，易發(fā)生斷樁與縮經(jīng)等現(xiàn)象，若是為硬質(zhì)地層則必須提前進行引孔。

而長螺旋鉆孔灌注樁施工無需泥漿護壁，無擠土、塌孔以及斷樁等現(xiàn)象，能夠有效保證成樁質(zhì)量。但是此工藝可能會發(fā)生竄孔、堵孔等現(xiàn)象，且混合料坍落度與泵送階段水體流動性等因素可能會引發(fā)泌水與離析等現(xiàn)象。通過綜合分析不同成樁工藝以及項目實際情況，最后確定選擇長螺旋鉆孔灌注成樁工藝，同時混凝土坍落度保證處于13～18 cm。

2.4 場地整平

把項目施工現(xiàn)場中的浮土、碎石以及草皮等雜物清理干凈，然后采用“挖掘機+推土機”的方式進行場地整平處理，保證兩邊低中間高，以免施工現(xiàn)場內(nèi)存在積水現(xiàn)象，同時確保打樁機與鉆機底座準確、平穩(wěn)就位。

2.5 樁位測放與樁機就位

以大鋼尺方式實施樁位測放、拉線以及布樁，而中樁測放范圍必須保證處于CFG樁布設(shè)范圍之內(nèi)，待測放完成之后需要灑布白灰實施標記。根據(jù)規(guī)定要求驗收樁位測放準確度，達標之后才能夠進行樁機就位，同時把樁機調(diào)整到水平狀態(tài)，使其性能參數(shù)處于最佳狀態(tài)，然后進行固定，保證鉆頭與樁位中心點相一致[4]。此外，樁身固定之后把鉆桿和樁位中心點進行垂直對應，以保證鉆機施工階段垂直度偏差≤設(shè)計數(shù)值1%。

2.6 混合料拌和

此項目中混凝土拌和采用的是拌合站進行拌和，嚴格根據(jù)設(shè)計配合比與拌和要求實施混合料拌和，待拌制結(jié)束之后需要進行取樣性能檢測，保證性能指標符合規(guī)范要求才能夠選擇專用運料車將混合料運輸?shù)巾椖渴┕がF(xiàn)場，而抵達施工現(xiàn)場后還需要實施二次檢查，重點檢查混合料坍落度，以確?；炷撂涠忍幱?3～18 cm。

2.7 鉆 孔

鉆孔施工之前需要保證鉆頭閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，等到鉆機就位且各項準備工作完成之后才可以正式開啟鉆機，然后按照“由慢到快”的順序?qū)嵤┿@進，若是鉆進施工階段出現(xiàn)了偏移則必須及時停止施工。該項目中鉆孔施工參數(shù)必須進行仔細、認真記錄，特別是電流突變點與終孔電流等，從而為竣工驗收復核創(chuàng)造有利條件。

2.8 灌注、拔管以及清渣

當鉆進成孔到設(shè)計要求標高之后，需要對閥門中的氣體進行檢查，同時確保氣體全部排出之后，才可以正式實施混凝土泵送。此項目中提鉆速度應控制為1.5～2.5 m/min，且提鉆階段必須保證均勻、連續(xù)灌注[5]。當混凝土灌注施工結(jié)束且達到了初凝狀態(tài)，則應將樁頂蓋住，根據(jù)設(shè)計規(guī)定要求實施養(yǎng)護。單根CFG樁成樁施工完成，應立即將鉆頭與閥門位置的溢料殘渣清理干凈，同時把鉆機平穩(wěn)移動到下一個施工樁位，嚴格按照要求實施樁體灌注。針對成樁階段發(fā)生的樁體強度不均勻現(xiàn)象，需要采取措施提高混凝土密實性，嚴格控制施工擾動，同時把拔管速度控制為1.3～1.6 m/min。此項目中CFG樁規(guī)定允許偏差與施工檢查方式見表1。

表1 CFG樁規(guī)定允許偏差與施工質(zhì)量檢測方式

3 總 結(jié)

本文以實際公路工程項目為例，重點研究了軟土路基CFG樁施工技術(shù)，主要包含了技術(shù)方案、技術(shù)參數(shù)、場地整平、樁位測放、樁機就位、鉆孔、灌注以及清渣等。研究表明，此公路工程軟土路基采用CFG樁施工技術(shù)合理、可行，顯著提升了軟土路基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性。

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