黃永生

(中鐵隧道集團二處有限公司)

0 引 言

水泥粉煤灰樁是由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥加水拌和,用各種成樁機制成的具有可變粘結(jié)度的樁型,水泥粉煤灰樁和樁間土一起,通過褥墊層形成水泥粉煤灰樁復(fù)合地基。水泥粉煤灰樁具有應(yīng)用性廣、較高承載力、施工簡便、工期短、造價低等技術(shù)優(yōu)點目前在土建方面得到廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

某公路穿越的路段工程地質(zhì)情況為上覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層的粉質(zhì)黏土,由于路基下存在淤泥、松散粉砂等軟弱地層且厚度大,嚴重影響了路基的穩(wěn)定性。為了提高路基承載力和路基沉降,應(yīng)對軟土層進行加固處理。該路段軟土路基長 470m,路基頂寬 35m,路基填方高度為 5～7m。地基土的天然承載力不滿足上部荷載要求,故對該路基采用水泥粉煤灰樁進行加固處理。

2 設(shè)計參數(shù)

水泥粉煤灰樁復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)主要包括樁長、樁徑、樁體強度、褥墊層厚度及材料設(shè)計參數(shù)。設(shè)計一般采用較大樁距、樁長原則,并且樁端要達到持力層上。本工程中設(shè)計承載力標(biāo)準(zhǔn)值為200kPa,樁土置換率為6.5%。

(1)樁長:樁長是水泥粉煤灰樁復(fù)合地基設(shè)計首要參數(shù),主要由建筑物對承載力和變形的要求、土質(zhì)條件和土的性質(zhì)、施工工藝等因素所決定,宜取 3～5倍樁徑為宜。本工程中設(shè)計樁長8.9m,有效樁長8.4m。

(2)樁徑:樁徑取決于所采用的成樁設(shè)備,本工程中樁徑為0.4m。

(3)樁距:樁距由地基承載力、土的性質(zhì)、施工工藝等因素確定,宜取 3～5倍樁徑。本工程中樁距為1.6m×1.6m,呈正方形布孔。

(4)樁體強度:本工程設(shè)計樁體混凝土強度等級為 30。

(5)褥墊層厚度及材料:大量工程實踐和試驗研究表明,褥墊層厚度取 15～30cm為宜,當(dāng)樁徑大或樁距大時褥墊層厚度宜取高值。本工程褥墊層采用級配良好的砂石,厚0.3m,最大粒徑不宜大于30mm。

3 施工工藝及施工技術(shù)措施

3.1 施工工藝

施工工藝如圖 1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 施工過程

(1)施工前應(yīng)對主要原材料砂、碎石、水泥和粉煤灰進行檢驗,水泥采用 425#普通硅酸鹽水泥,碎石料徑為 20～40mm,砂采用中粗砂,含泥量不應(yīng)大于 5%,粉煤灰等級應(yīng)高于Ⅱ、Ⅲ級。

(2)施工前清理現(xiàn)場包括地表植物及雜草,平整至設(shè)計標(biāo)高,根據(jù)設(shè)計資料準(zhǔn)確放出樁位位置。核對地質(zhì)資料,勘察現(xiàn)場是否與設(shè)計相符合,然后試樁 2根,檢查樁身混凝土密實度、強度和樁身垂直度等指標(biāo),做到隨時發(fā)現(xiàn)問題解決問題,調(diào)整施工工藝。

(3)準(zhǔn)確放線標(biāo)定樁孔位置,確定樁頂標(biāo)高。施工時要隔行隔樁分散跳打,避免相互之間產(chǎn)生干擾現(xiàn)象,相鄰樁施工時間間隔大于 7d,成樁順序為從路中心向兩側(cè)推進。

(4)鉆機就位后,用鉆機塔身前后、左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿,校正位置,使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心,確保水泥粉煤灰樁垂直度允許偏差不超過 1%,樁位允許偏差不大于5cm,打樁過程中要隨機檢測鉆桿傾斜度。

(5)鉆孔到設(shè)計標(biāo)高后停止鉆進,泵送混合料。當(dāng)鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,嚴禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在 1.2～1.5m/min,邊振邊拔,每拔0.5～1.0m,停拔振動 5～10s,如此反復(fù),直至樁管全部拔出。拔管過程避免反插,如上料不足,需在拔管過程中控制投料。

(6)成樁過程必須連續(xù)進行,避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機待料造成斷樁事故。灌樁完成后用水泥袋蓋好樁頭,終凝后灑水進行養(yǎng)護。施工樁頂要高出設(shè)計樁頂標(biāo)高不少于0.5m,樁長偏差不大于10cm,樁徑偏差不大于2cm。

(7)施工過程中,抽樣做混合料試塊,一般一個臺班一組(3塊)15cm×15cm×15cm,并測定28d無側(cè)限抗壓強度。

(8)保護土層清除后,截除樁頂設(shè)計標(biāo)高以上樁頭,樁頂高程允許偏差0～20mm。

3.3 施工質(zhì)量控制

(1)為檢驗水泥粉煤灰樁施工工藝、機械性能及質(zhì)量控制,核對地質(zhì)資料,在工程樁施工前,應(yīng)先做不少于 2根試驗樁,并在豎向全長鉆取芯樣,檢查樁身混凝土密實度、強度和樁身垂直度,根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題,修訂施工工藝。

(2)長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料,施工在鉆至設(shè)計深度后,應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時間,混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合,遇到飽和砂土或飽和粉土層,不得停泵待料;沉管灌注成樁施工拔管速度應(yīng)按勻速控制,拔管速度應(yīng)控制在1.2～1.5m/min左右,如遇淤泥土或淤泥質(zhì)土,拔管速度可適當(dāng)放慢。

(3)控制好混合料的坍落度。大量工程實踐表明,混合料坍落度過大,會形成樁項浮漿過多,樁體強度也會降低。坍落度控制在 3～5cm,和易性好,當(dāng)拔管速率為 1.2～1.5m/min時,一般樁頂浮漿可控制在10cm左右,成樁質(zhì)量容易控制。(4)通常樁頂混凝土密實度差,強度低,現(xiàn)場地質(zhì)條件和施打順序等綜合確定,一般不應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高于 0.5m。(5)成樁過程中,抽樣做混合料試塊,每臺機械一天應(yīng)做一組試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護,測定其立方體 28d抗壓強度。(6)清土和截樁時,不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂。

4 檢測分析

4.1 單樁靜載試驗

根據(jù)設(shè)計資料,單樁復(fù)合地基承載力特征值為不小于326kPa,采用慢速維持荷載法。在樁身強度滿足試驗荷載條件時,宜在施工結(jié)束 28d后進行,試驗數(shù)量宜為總樁數(shù)的0.5%～1%且不少于 3根。本工程取 16根樁進行檢測,平均值為438kPa,提高34%滿足設(shè)計要求。

4.2 低應(yīng)變動力檢測

針對工程樁基的樁身質(zhì)量及完整性進行無損檢測,按國家現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》(JGJ/T93-95)進行,抽取總樁數(shù) 10%的樁進行低應(yīng)變動力試驗,分別對現(xiàn)場隨機的 286根樁進行了樁身質(zhì)量及完整性檢測,檢測評價方法見表 1。

表1 樁檢測評價表

5 結(jié) 論

(1)根據(jù)復(fù)合地基靜載試驗檢測結(jié)果,本次檢測的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為326kPa,滿足承載力設(shè)計值300kPa要求。

(2)動測結(jié)果表明,樁身完整性較好,總體上達到了優(yōu)良樁水平。

(3)水泥粉煤灰樁復(fù)合地基由于水泥粉煤灰樁中摻入了少量粉煤灰,不配筋,以充分發(fā)揮樁間土的承載力,其受力和變形類似于素混凝土,具有承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡單易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點,工程造價是一般樁的1/2～1/3,具有較高的經(jīng)濟和社會效益。

(4)水泥粉煤灰樁復(fù)合地基合理的褥墊屋厚度對提高復(fù)合地基承載力及減少沉降變形是非常有利的。水泥粉煤灰樁復(fù)合地基作為一種新型地基處理技術(shù),設(shè)計計算方法簡單易學(xué),適用范圍廣,適用性強,有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

[1] 徐至鈞.強夯和強夯置換法加固地基[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[2] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002[S].

[3] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTGF10-2006[S].

[4] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB5007-2002[S].

[5] 基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程JGJ/T93-95[S].