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        CFG樁處理鐵路軟弱地基施工技術(shù)分析

        2010-12-31 17:04:15張鐵
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年16期
        關(guān)鍵詞:橋涵振動(dòng)混凝土

        張鐵

        (中鐵十五局集團(tuán),河南 洛陽 471013)

        1 概述

        大同至西安鐵路客運(yùn)專線站前工程Ⅴ標(biāo)段位于晉中市平遙縣、介休市、靈石縣境內(nèi),線路北起平遙東站,向南跨越在建汾平高速,設(shè)介休東站,出站后線路跨越大運(yùn)高速公路,設(shè)靈石東站,進(jìn)入清阡洼隧道群,標(biāo)段全長49.582km。路基16.203Km,占線路總長度的32.87%,其中區(qū)間路基11.915km、站場路基4.384km,最大路基填高11.5m,區(qū)間路基土石方718m3,其中挖方630萬m3填方88萬m3,填方為改良土、AB組填料和級配碎石。本段設(shè)計(jì)為軟土路基,長度405m,采用CFG樁進(jìn)行加固,樁徑西50m,樁長8.5~17.5m,樁身為C15混凝土,樁尖為C35鋼筋混凝土。

        2 CFG 樁的作用機(jī)理和特點(diǎn)

        CFG樁是水泥、粉煤灰、碎石樁的的簡稱,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,樁和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁復(fù)合地基通過褥墊層與基礎(chǔ)相連,無論樁端落在一般土層,還是堅(jiān)硬土層,均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強(qiáng)度和模量比樁間土大,在荷載作用下,樁頂應(yīng)力比樁問土表面應(yīng)力大。樁可將承受的荷載向較深的土層傳遞并相應(yīng)減少了樁間土承擔(dān)的荷載。這樣,由于樁的作用使復(fù)合地基承載力提高,變形小。CFG樁既不配筋,又利用工業(yè)廢料——粉煤灰,與其他種類的樁比,可降低造價(jià)1/4~1/2,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

        3 CFG樁施工

        3.1 工作墊層

        工作墊層的材料采用C組以上填料,其粒徑不大于30mm,以免在沉樁過程中發(fā)生擠壓造成偏樁或引起管樁斷裂。

        3.2 分區(qū)與編號(hào)

        為使軟基加固施工均衡有序進(jìn)行,首先應(yīng)對軟基加固區(qū)進(jìn)行分區(qū)。并對每一根樁進(jìn)行編號(hào),以便于施工過程的統(tǒng)一管理。

        3.3 橋涵構(gòu)筑物結(jié)合部軟基施工

        為避免橋涵基礎(chǔ)施工擾動(dòng)造成橋涵兩側(cè)已施打樁體的傾斜與破壞,在施工順序上應(yīng)先安排橋涵基礎(chǔ)的施工,待其承臺(tái)竣工后方可進(jìn)行橋涵兩側(cè)加固樁的施打。同樣為避免地面隆起引起橋涵基礎(chǔ)的破壞,橋涵側(cè)的加固樁應(yīng)從橋涵由里向外推進(jìn)施工。

        3.4 樁頂標(biāo)高的確定

        樁頂標(biāo)高由一個(gè)區(qū)段的CFG樁全部施工完畢后根據(jù)現(xiàn)有工作墊層的平均標(biāo)高、橋涵等構(gòu)筑物重新分批確定,同一批CFG樁的樁頂標(biāo)高應(yīng)一致,不宜形成橫坡或縱坡。

        3.5 振動(dòng)沉管樁機(jī)施工CFG樁

        3.5.1 測量定位

        由測量人員用測量儀器在鋪好的工作墊層上放出CFG樁邊線、兩側(cè)路肩邊線及線路中線,用石灰打出網(wǎng)格并由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行復(fù)核。

        3.5.2 樁機(jī)安裝就位

        采用YZ160型靜壓振動(dòng)沉管樁機(jī),在組裝完畢就位后,應(yīng)使樁機(jī)保持水平、穩(wěn)固,調(diào)整沉管與地面垂直,確保垂直偏差不大于1%。

        3.5.3 樁尖的預(yù)制與埋設(shè)

        由于樁尖外形特殊,采用鋼模結(jié)合地模進(jìn)行預(yù)制。樁尖的錐體部分埋人地模,柱體部分外露采用鋼模,避免樁尖脫膜時(shí)地模受到破壞。為提高樁尖預(yù)制進(jìn)度,一般要在樁尖混凝土內(nèi)摻人早強(qiáng)劑。當(dāng)樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可用小型挖掘機(jī)配合人工按放樣位置進(jìn)行埋設(shè)。樁尖應(yīng)埋人地表下300mm左右,平面位置偏差控制在50mm之內(nèi)。

        3.5.4 成孔

        ①啟動(dòng)馬達(dá)靜力沉管,沉管速度先快后慢,到第一持力層當(dāng)出現(xiàn)靜力“抬架”時(shí),開啟振動(dòng)錘振動(dòng)沉管。持力層不到2m,很快穿透,然后關(guān)閉振動(dòng)錘。②再次靜力沉管,當(dāng)出現(xiàn)“第二次”靜力“抬架”,進(jìn)人持力層后,啟動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)沉管,直至“抬架”靜止沒有下沉。③當(dāng)沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高并確保沉管進(jìn)人持力層不小于2m時(shí),方可終孔,經(jīng)現(xiàn)場測量,比設(shè)計(jì)深度深6.8m左右(設(shè)計(jì)深度11.5~12m,實(shí)際深度為18.35m)。

        3.5.5 混凝土的材料、配比要求

        ①水泥采用32.5級的普通硅酸鹽水泥,水泥進(jìn)場時(shí)應(yīng)有出廠合格證并有現(xiàn)場見證抽驗(yàn)報(bào)告。②采用細(xì)度不大于25%的Ⅱ級或Ⅱ級以上的粉煤灰,必須有合格證并有現(xiàn)場見證試驗(yàn)報(bào)告。粉煤灰應(yīng)具有一定的抗腐蝕能力。③碎石粒徑采用20~40mm級配,含泥量不大于3%且符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JGJ53(普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》的規(guī)定。④石屑粒徑2.5~20mm,含泥量不大于5% ,細(xì)度模數(shù)符合中砂要求。當(dāng)石屑缺少時(shí),可采用中砂或粗砂代替。⑤為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過200mm,混凝土的坍落度應(yīng)控制在30~50m之內(nèi)。⑥混凝土配合比(質(zhì)量比,kg/m)為水泥:石屑:碎石:粉煤灰:水:260:540:1200:120:190。

        3.5.6 投料

        在沉管到持力層“抬架”靜止后,為防止回彈,盡快用料斗進(jìn)行空中投料,混凝土必須連續(xù)灌注,直到管內(nèi)混合料面與鋼管口平齊。如上料量不夠,須在拔管過程中補(bǔ)充投料,以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

        根據(jù)設(shè)計(jì)長度計(jì)算出每根樁的灌注數(shù)量,保證其充盈系數(shù)為1.2。

        3.5.7 拔管

        樁機(jī)留振10s后邊振動(dòng)邊拔管,在拔管過程中勻速提升,提升速度控制在0.8~1.0 m/min。在拔管過程中不允許反插,補(bǔ)充混凝土通過沉管進(jìn)行灌注,以保證成樁質(zhì)量和樁長,投料后留振8s。

        3.5.8 成樁

        沉管拔離地面50cm后(防止移動(dòng)樁機(jī)時(shí)碰斷樁),浮漿頂面應(yīng)高出地面60mm,測量上浮漿厚度,清除上浮漿,測量樁徑。成樁后為防止斷樁,在樁頂插入10鋼筋,全部沒人樁內(nèi),間距、數(shù)量和長度按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置。

        3.5.9 保護(hù)樁長

        保護(hù)樁長是指成樁時(shí)預(yù)先設(shè)定加長的一段樁(一般取50~70mm),擴(kuò)大樁頭施工時(shí)將其剔掉,以確保頂部樁體質(zhì)量。

        3.6 施工中常見問題、原因及預(yù)防措施

        3.6.1 工作墊層與軟土的軟硬交接處發(fā)生淺層斷樁

        ①原因:1)工作墊層擠土效應(yīng);2)地面隆起;3)拔管速度過快。②預(yù)防措施:1)采取連打跳排的施打順序,施打新樁與已打且已硬結(jié)的鄰樁的間隔時(shí)間不小于7d,必要時(shí)可加人早強(qiáng)劑;2)避免施工擾動(dòng)和擠壓造成的斷樁;3)采取從中間向四周推進(jìn)的施打順序;4)拔管速度控制在0.8~1.0m/min。

        3.6.2 混凝土離析

        ①原因:1)混合料攪拌時(shí)間不夠;2)投料不連續(xù),間隔時(shí)間長。②預(yù)防措施:1)每盤混合料的攪拌時(shí)間應(yīng)不小于1min;2)在沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)盡快連續(xù)投料,直至滿足樁頂預(yù)定標(biāo)高。

        3.6.3 樁頂下3.5m范圍產(chǎn)生樁體縮徑原因:1)混凝土自身壓力不足;2)混凝土下坐引起;3)連續(xù)施打造成的擠壓縮頸。

        3.6.4 樁頭松散

        ①原因:投料不足。②預(yù)防措施:根據(jù)充盈系數(shù)進(jìn)行投料控制,如上料量不夠,須在拔管過程中進(jìn)行空中補(bǔ)充投料。

        4 結(jié)束語

        ①通過以上的施工工藝和過程控制,經(jīng)過自檢和第三方的檢測結(jié)果顯示,CFG樁小應(yīng)變和單樁承載力均滿足設(shè)計(jì)圖紙和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        ②由于CFG樁樁體材料摻人工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力,其受力和變形類似于素混凝土樁,具有地基承載力高、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(diǎn),經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著,可廣泛應(yīng)用于軟基的處理。

        [1]中國交通建設(shè)監(jiān)理協(xié)會(huì).交通建設(shè)監(jiān)理法律法規(guī)文件匯編[M].北京:人民交通出版社,2005.

        [2]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn).JTG F80/l-2004.

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