王鵬煒

1 概述

湖北省孝襄高速公路第四合同段府河特大橋東岸K99+019～K99+125.2段,路基填土厚度為5.3 m～9.5 m。根據(jù)湖北省武漢地質(zhì)工程勘察院工程地質(zhì)報告顯示:地表以下約10.7 m處為軟土地基,為確保路基穩(wěn)定,必須對該段地基進(jìn)行有效處理。

軟基處理質(zhì)量的好壞是高速公路建設(shè)質(zhì)量的重要指標(biāo),處理不妥就會失穩(wěn)或存在工后沉降,將導(dǎo)致路面凹凸不平,影響車速和行車安全,造成經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響,故軟基的處理得到業(yè)主及施工單位的高度重視。在經(jīng)過改橋、粉噴樁及無砂混凝土小樁三種處理方案的技術(shù)比較和經(jīng)濟(jì)比較后,決定采用投石混凝土無砂小樁處理方案進(jìn)行該段施工。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該地段處于一條老河道上,地勢起伏較大。

2.2 地層巖質(zhì)特征

該場地地層共計六系,自上而下分別為暗紅色填土層、黃褐色粉砂土、深灰色淤泥質(zhì)亞砂土、深灰色淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、灰褐色粉細(xì)砂、灰褐色圓礫。

①暗紅色人工填土,濕,中密,地基承載力為120 kPa,層厚0.8 m。②黃褐色粉砂土,濕,松散,呈層狀分布,地基承載力為80 kPa,層厚4.5 m。③深灰色淤泥質(zhì)亞砂土,飽和,微塑,地基承載力為70 kPa,層厚3.0m。④深灰色淤泥質(zhì)粉細(xì)砂,飽和,松散,地基承載力為70 kPa,層厚1.2 m。⑤灰褐色粉細(xì)砂,飽和,稍松,地基承載力為100 kPa,層厚 1.2 m。⑥灰褐色圓礫,飽和,稍松,地基承載力為200 kPa,未揭穿。

3 無砂混凝土小樁的施工原理及施工工藝

3.1 施工原理

無砂混凝土小樁采用長臂螺旋鉆機(jī),將鉆桿鉆至設(shè)計深度的土層后,立即安置注漿管,投放碎石。用高壓泵機(jī)將按照配合比制作的水泥漿通過注漿管向孔內(nèi)連續(xù)投放的石料噴射。噴入樁內(nèi)的水泥漿通過一系列的化學(xué)反應(yīng),在地層中與料石一同形成強(qiáng)度、剛度較大的樁體,同時也使樁周圍的土體性質(zhì)得到改善,通過樁體與樁間的土形成復(fù)合地基共同承擔(dān)荷載。

3.2 無砂混凝土小樁的控制參數(shù)

1)樁徑:400mm;2)樁長:L≥9.0m;3)樁距:2.0m×2.0m等邊三角形布置;4)水灰比:0.8,碎石為0.5cm～1.0cm干凈瓜米;5)水泥摻入量:60 kg/m;6)樁深強(qiáng)度:90 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于2000 kPa,復(fù)合地基承載力:280 kPa;7)注漿管:壁厚1.5mm,φ 25 m鋼管。

3.3 無砂混凝土小樁施工工藝流程

定樁位→鉆機(jī)就位→成孔→速置注漿管→投石料→第一次注漿→(間隔8 min～10min)第二次注漿。

4 施工工藝

4.1 試樁

1)無砂混凝土小樁適用于處理粉砂土、淤泥質(zhì)亞砂土、粉細(xì)砂土且地基承載力不大于100 kPa的深層復(fù)合地基。2)無砂混凝土小樁是通過注漿管將水泥與碎石強(qiáng)制拌和,水泥漿的攪拌次數(shù)越長,泵送時間越久,樁體質(zhì)量越高。但攪拌次數(shù)、泵送時間越多,施工時間也越長,工效也就越低。通過試樁來尋求最佳的攪拌時間;確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、泥漿泵流量、鉆機(jī)鉆速,確保小樁的加固效果;確定軟土層承載力提高的情況、加固后的沉降情況及各土層內(nèi)每延米樁水泥的準(zhǔn)確用量;在成孔過程中軟弱土層是否有頸縮現(xiàn)象,確定最佳的成孔方式,以指導(dǎo)下一步小樁的大規(guī)模施工。3)試樁根數(shù)不少于5根,且必須待試樁成功后方可進(jìn)行大規(guī)模施工。

4.2 施工準(zhǔn)備

1)在施工設(shè)備進(jìn)場前施工場地內(nèi)做到“三通一平”,保證設(shè)備進(jìn)場后能正常施工。2)無砂混凝土小樁采用32.5R普通硅酸鹽袋裝水泥,施工中加強(qiáng)對水泥采購、貯存及使用的統(tǒng)一管理,建立臺賬,并統(tǒng)一入庫貯存。對超過3個月的變質(zhì)水泥嚴(yán)禁使用。水泥在使用前,將水泥的樣品送中心實驗室試驗,并定期進(jìn)行抽檢。3)施工機(jī)械在開工前完成所有的性能檢查,具備施工過程中的良好性能,經(jīng)檢測合格后方可開鉆。4)按照有關(guān)的設(shè)計文件要求建立沉降測量系統(tǒng),以監(jiān)測軟基在處理完成后填土過程中的沉降和穩(wěn)定。

4.3 施工控制

1)由項目部指派專人對無砂混凝土小樁施工全過程旁站監(jiān)督,并將現(xiàn)場技術(shù)員、現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人、鉆機(jī)機(jī)長、樁長、樁距等內(nèi)容制成標(biāo)識牌,確保人員到位,責(zé)任到人。2)樁位位置確定后,開始安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)就位后必須保證平穩(wěn)、牢固,確保在施工中不發(fā)生傾斜移動。在調(diào)整鉆桿垂直度時,在主機(jī)塔架上懸掛一垂球,通過控制垂球與機(jī)泵上、下、左、右的距離來調(diào)整垂直度。3)成孔后,應(yīng)立即置放注漿管且應(yīng)放置于樁中心位置,再投放石料,以使其在壓漿過程中的噴漿均勻,確保樁體質(zhì)量。注漿管在施工前應(yīng)完成焊接,做到隨用隨取。4)水泥漿拌制時,攪拌時間不得小于3 min。在連續(xù)制作時,應(yīng)控制好水泥和水的摻加量,按水灰比同步進(jìn)行,制作好的水泥漿不得離析,泵送必須連續(xù)。5)對每根制成的樁體質(zhì)量檢查的重點是水泥用量、水泥漿拌制時間、泵送過程中有無斷漿現(xiàn)象、泵送壓力是否達(dá)到要求。6)為保證每延米樁的水泥摻入量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計要求,攪拌機(jī)應(yīng)配備電腦記錄儀,同時配備水泥漿比重測定儀,以備監(jiān)理工程師抽查檢驗。7)施工時嚴(yán)格按照邊成孔邊注漿的成樁方式進(jìn)行,嚴(yán)禁先批量成孔后注漿的施工方式。8)無砂混凝土小樁采用二次注漿成樁的工藝進(jìn)行,第一次注漿泵壓控制在0.4MPa～1.0mPa之間,在間隔8 min～10min后,再進(jìn)行第二次注漿。此時泵壓控制在2MPa～3MPa之間,當(dāng)樁頂有水泥漿徐徐冒出時,表明水泥漿已注滿,可進(jìn)行下一道工序。9)施工中應(yīng)嚴(yán)格控制注漿和停漿時間。每根樁開始注漿后應(yīng)連續(xù)作業(yè),不得中途斷漿,以確保注漿的連續(xù)性。10)在注漿過程中如遇停電、機(jī)械故障等突發(fā)事件,應(yīng)立即采用發(fā)電機(jī)和備用設(shè)備,并及時記錄中斷時間,在12 h內(nèi)采取補(bǔ)噴措施,并填報于施工記錄內(nèi)。11)現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄。

5 樁質(zhì)量檢驗

5.1 樁身輕便觸探檢驗

檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探法中附帶的勺鉆,在樁中心鉆孔,觀察水泥漿的飽滿度和固結(jié)情況。

5.2 鉆芯檢驗情況(樁身齡期28 d～60 d)

外觀質(zhì)量良好,樁體圓勻,無頸縮和回陷,噴漿均勻,固結(jié)體無松散。

5.3 樁體靜載荷試驗

1)本試驗采用成樁7 d后復(fù)合地基及單樁靜荷載試驗。由主梁、副梁(均為不同型號的工字鋼)及跳板搭成反力堆載平臺,平臺上均勻堆放砂袋,構(gòu)成加載反力系統(tǒng)(如圖1所示)。整個試驗過程嚴(yán)格按照國家JGJ 79-2002建筑地基處理規(guī)范附錄A之規(guī)定執(zhí)行。2)成樁28 d后監(jiān)理工程師隨機(jī)指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力,抽查的樁數(shù)不宜少于點樁數(shù)的0.2%,不得少于 3根。試驗用最大荷載量為單樁或復(fù)合地基設(shè)計荷載的兩倍。

5.4 外觀鑒定

1)外觀質(zhì)量良好,樁體圓勻,無頸縮和回陷。2)噴漿均勻,固結(jié)體無松散。3)群樁樁頂整齊,間距均勻。

5.5 實測項目

無砂混凝土小樁質(zhì)量實測項目見表1。

表1 無砂混凝土小樁質(zhì)量實測項目

6 結(jié)語

高速公路的軟基處理屬于隱蔽工程,其一旦被路基填土覆蓋便形成隱患不好檢查;軟基處理的好壞將直接影響到路基的使用壽命。因此,抓好施工過程控制和施工過程管理尤為重要。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基處理規(guī)范[S].

[2]JTJ 017-96,公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]無砂混凝土小樁后處理技術(shù)在軟土地基的應(yīng)用[J].路基工程,2006(6):20-22.

[4]白建勇,王朝紅.淺談軟弱地基處理[J].山西建筑,2008,34(36):118-119.