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        CFG樁在低溫環(huán)境中的施工技術(shù)

        2010-08-13 01:58:56閆偉尹自強(qiáng)
        中國港灣建設(shè) 2010年6期
        關(guān)鍵詞:類樁哈大成樁

        閆偉,尹自強(qiáng)

        (中交天津港灣工程研究院有限公司,港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗室,天津市港口巖土工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室,天津 300222)

        0 引言

        高速鐵路線路長、零沉降的特點(diǎn)對軟土地基加固提出了很高的要求。因此大部分的高鐵線路均采用剛性較大的橋梁結(jié)構(gòu),只在車站及其附近線路采用路基結(jié)構(gòu)。目前在高鐵路基的地基處理中采用CFG樁加固方法的較多。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁,和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基[1]。

        本文通過哈大高速鐵路新扶余車站路基工程,重點(diǎn)介紹了CFG樁在東北季節(jié)性凍土地區(qū)冬季施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)及效果。

        1 工程簡介

        新扶余車站路基施工是哈大客運(yùn)專線沈陽至哈爾濱段的重要組成部分,施工段里程為DK832+748.59~DK834+518.9,共計1 770.31 m。本標(biāo)段正線軟基處理設(shè)計采用CFG樁復(fù)合地基,是該標(biāo)段的施工重點(diǎn)。

        由于本標(biāo)段地處東北季節(jié)性凍土地區(qū),冬季持續(xù)時間較長,有效的施工作業(yè)時間短,對施工進(jìn)度和工期影響較大,而且較低的溫度對混凝土的坍落度等指標(biāo)影響較大;直接影響了CFG樁成樁的完整性和承載力,因此如何有效地解決冬季低溫下的施工問題成為施工的關(guān)鍵。

        2 技術(shù)控制要點(diǎn)

        當(dāng)?shù)剡M(jìn)入冬季施工時間早,持續(xù)時間長,平均溫度低,溫差較大,冬季凍土深度約為2 m,為了避免混凝土在初凝前遭到凍結(jié),保證成樁后的質(zhì)量,施工中采取了以下措施:

        1)施工用水根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行控制,采用蒸汽加熱鍋爐加熱至60~80℃;對細(xì)骨料采用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行加熱;攪拌時間延長至120~150 s。

        2)攪拌時先裝碎石、砂和熱水,再投入水泥和粉煤灰,這樣有利于骨料的保溫,使得拌合更加充分均勻。

        3)增加混合料的粉煤灰含量,延長混合料的初凝時間,這樣可以保證在現(xiàn)場施工產(chǎn)生問題時混合料的質(zhì)量不受等待時間的影響。

        4)運(yùn)輸車的罐體用棉制品包裹保溫,同時放慢混凝土運(yùn)輸車的攪拌速度,降低混合料的熱量損失。

        5)剛性管多采用保溫材料覆蓋進(jìn)行保溫,現(xiàn)場采用多層草袋包扎;彎頭處采用巖棉管或棉制品再用塑料布外裹包扎進(jìn)行保溫。

        6)由于設(shè)計樁長留有50 cm的保護(hù)樁體,因此在混合料灌注完成后,采用填土覆蓋1.5 m養(yǎng)護(hù),不小于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾辽疃取?/p>

        7)CFG樁施工完畢,保護(hù)土層和樁頭清除至樁頂標(biāo)高后,對CFG樁采用塑料制品或編織袋覆蓋,再進(jìn)行堆土覆蓋保護(hù),堆土厚度不得小于2.0 m,防止樁間土的凍脹而造成樁體拉斷。

        3 效果檢驗

        在對工藝改進(jìn)前后,分別對現(xiàn)場進(jìn)行多次跟蹤檢驗,結(jié)果如表1所示。

        表1 工藝改進(jìn)前后混合料質(zhì)量對照表

        經(jīng)過工藝和方案的調(diào)整后,混合料的溫度和坍落度完全符合設(shè)計要求,這也為成樁質(zhì)量提供了重要保障。

        4 成樁檢測

        CFG樁齡期達(dá)到28 d后,即進(jìn)行檢測。為了檢驗樁身完整性和復(fù)合地基承載力,在現(xiàn)場分別進(jìn)行了低應(yīng)變和靜載荷試驗。

        4.1 技術(shù)要求

        新扶余站CFG樁設(shè)計參數(shù)詳見表2。

        表2 哈大客專新扶余站正線CFG樁設(shè)計參數(shù)表

        4.2 檢測過程及結(jié)果分析

        為更準(zhǔn)確了解加固效果,施工后對地基進(jìn)行樁身低應(yīng)變和靜載荷試驗檢測。

        4.2.1 樁身低應(yīng)變

        低應(yīng)變是用反射波法檢測樁身完整性的檢測手段。本次共抽檢3 928根CFG樁進(jìn)行低應(yīng)變檢測,其中Ⅰ類樁3 827根,Ⅱ類樁65根,Ⅲ類樁36根。Ⅲ類樁基本位于DK832+850~DK832+900里程段內(nèi),主要是該區(qū)域開挖地表覆蓋土和樁間土?xí)r挖掘機(jī)和翻斗車等設(shè)備碾壓導(dǎo)致樁體表層0.5~1 m的淺層位置發(fā)生開裂。截去淺層明顯缺陷段,經(jīng)低應(yīng)變檢測均為Ⅰ類樁。澆筑混凝土至設(shè)計標(biāo)高,重新進(jìn)行樁身完整性檢測,判定樁身結(jié)構(gòu)完整,為Ⅰ類樁[2]。典型檢測圖形如圖1所示。

        圖1 樁身低應(yīng)變檢測圖形

        4.2.2 靜載荷試驗

        靜載荷試驗用于確定地基承載力和變形模量。CFG樁齡期達(dá)到28 d后進(jìn)行靜載荷試驗,最大加荷量均不小于設(shè)計復(fù)合地基承載力特征值的2倍。靜載荷試驗均在地表進(jìn)行,共計86組,檢測比例為0.36%[3]。典型的試驗結(jié)果見圖2。

        圖2 p-s曲線圖

        該試驗點(diǎn)位于DK833+500~DK834+350里程段內(nèi)。由p-s曲線可看出,加載至最大荷載796 kPa時,總沉降量為11.71 mm,卸載后殘余沉降6.37 mm,回彈率45.6%。p-s曲線顯示在796 kPa荷載下未達(dá)到極限狀態(tài),所以參照TB10018-2003《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》、《哈大鐵路客運(yùn)專線試驗與檢測工作質(zhì)量控制手冊》的有關(guān)規(guī)定,可判定極限承載力不低于796 kPa,基本承載力不低于398 kPa,變形模量為77.3 MPa,符合設(shè)計要求。

        5 結(jié)語

        哈大高速鐵路是在東北季節(jié)性凍土地區(qū)修建的第一條客運(yùn)專線。新扶余車站路基軟基采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行加固,經(jīng)過保溫工藝改進(jìn)后施工質(zhì)量符合設(shè)計要求,延長了有效施工時間,達(dá)到了預(yù)期的目的,為以后的高速鐵路地基處理,尤其是在東北季節(jié)性凍土地區(qū)的地基處理,提供了很重要的參考依據(jù)。

        [1]閻明禮,張東剛.CFG樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京:中國水利水電出版社,2001.

        [2]新建鐵路哈爾濱至大連客運(yùn)專線新扶余車站CFG樁低應(yīng)變檢測報告[R].天津:天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司,2009.

        [3]新建鐵路哈爾濱至大連客運(yùn)專線新扶余車站平板載荷試驗報告[R].天津:天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司,2009.

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