張勇 ZHANG Yong

（中鐵九局集團(tuán)有限公司，沈陽 110000）

（China Railway 9th Bureau Group Co.，Ltd.，Shenyang 110000，China）

1 工程概況及設(shè)計(jì)要求

哈大客專部分路基車站地處濱海平原及沖洪積平原，地形平坦、開闊，主要為軟土地基。地表覆蓋粉黏土、黏土、淤泥土和砂類土，厚度7-50m。下伏片麻巖、千枚巖、花崗巖或角閃巖，風(fēng)化程度較高。部分地段有鹽漬土及軟土分布。軟土地基含水量高、透水性差、壓縮性高和流變性強(qiáng)。

設(shè)計(jì)采用CFG樁復(fù)合地基處理，CFG樁與攪拌樁交叉呈三角形布置，CFG樁樁長(zhǎng)30m，攪拌樁樁長(zhǎng)12m，并于樁頂設(shè)0.6m厚碎石墊層，于墊層內(nèi)鋪設(shè)兩層土工格柵。通過進(jìn)行工藝試驗(yàn)、試樁和補(bǔ)充地質(zhì)鉆探發(fā)現(xiàn)該區(qū)域松軟土層厚度大于50m，并與流塑狀飽和粉質(zhì)粘土互層，在試樁過程中出現(xiàn)相鄰樁基竄孔、縮頸、擴(kuò)徑以及樁基灌注完成后，混合料初凝前，混凝土面顯著下沉現(xiàn)象，混凝土超灌嚴(yán)重。在多次邀請(qǐng)專家現(xiàn)場(chǎng)分析指導(dǎo)后，認(rèn)為原設(shè)計(jì)方案不能滿足路基工后沉降及不均勻沉降要求，提出了變更設(shè)計(jì)。在正線軌道板下1:1范圍內(nèi)樁長(zhǎng)30m，樁頂加C30鋼筋混凝土板，厚0.5m，軌道板以外兩側(cè)樁長(zhǎng)變?yōu)?5m，站臺(tái)下樁長(zhǎng)變?yōu)?0m，樁頂設(shè)砂夾碎石墊層，厚0.6m，墊層內(nèi)夾鋪兩層高強(qiáng)度土工格柵。站臺(tái)下樁間距為1.6m，其余均為1.5m。攪拌樁維持原設(shè)計(jì)不變，正線樁長(zhǎng)為12m，布置形式、間距與CFG樁相同，并與之呈三角形交叉布置。

2 工程實(shí)驗(yàn)分析

圖1 樁頂剖面管沉降-位置-時(shí)間曲線

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)針對(duì)所選試驗(yàn)斷面，通過在試驗(yàn)斷面工區(qū)內(nèi)埋設(shè)測(cè)試元件，測(cè)試路基各組成部分的受力、變形情況。主要包括CFG樁受力情況，鋼筋混凝土板受力情況，土工格柵變形情況以及路基沉降情況等，其中路基沉降分析是重點(diǎn)內(nèi)容?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)量龐大，分析過程復(fù)雜，本文對(duì)路基沉降做簡(jiǎn)單分析說明。

①沉降值關(guān)于路基中線對(duì)稱，測(cè)量過程中樁頂最大沉降為41.7mm。

②左右路肩線間曲線波動(dòng)幅度較小，CFG樁頂上部為鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)，屬剛性結(jié)構(gòu)，剛度較大，將上部路基填土荷載盡量的均勻分配給CFG樁和樁間土，CFG樁和樁間土的沉降差異相對(duì)較小。

③路基基底隨著時(shí)間的增加沉降數(shù)值不斷加大，預(yù)壓土堆載1個(gè)月后，路基基底最大沉降為42mm，路基基底沉降隨時(shí)間變化緩慢，路基基底沉降趨于收斂。根據(jù)實(shí)測(cè)基底沉降曲線的變化規(guī)律，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，本工點(diǎn)復(fù)合地基的工后沉降完全控制在15mm以內(nèi)，符合變更設(shè)計(jì)初衷。

④樁板基礎(chǔ)CFG復(fù)合地基起到了類似實(shí)體深基礎(chǔ)的作用，將上部荷載有效地傳遞給了深層土體。上部荷載主要由CFG樁承擔(dān)，其次為水泥土攪拌樁，樁間土承載很小。樁板結(jié)構(gòu)明顯減小地基不均勻沉降，鋼筋混凝土板范圍內(nèi)加固區(qū)表面沉降比較均勻，整個(gè)地基表面沉降曲線呈盆狀。

⑤與常規(guī)結(jié)構(gòu)相比較，樁板結(jié)構(gòu)復(fù)合地基的作用除減小沉降外，主要是調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力分布，削減路基底平面處的不均勻沉降。

3 工藝控制流程

3.1 水泥攪拌樁施工工藝

①清表放樣。采用大型機(jī)械對(duì)原地面進(jìn)行整平，清除表層約30cm種植土、建筑垃圾等，清表后頂面高程按樁頂標(biāo)高增加50cm控制。根據(jù)攪拌樁布樁圖，用全站儀放出布樁控制點(diǎn)，再用放出每個(gè)樁位，在樁位中心做好標(biāo)記，并做好記錄。

②鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)用鉆機(jī)的垂球檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，由技術(shù)人員進(jìn)行樁位對(duì)中及垂直度檢查，并做好觀測(cè)記錄。

③預(yù)攪下沉。將攪拌樁機(jī)吊起，連通砂漿泵開動(dòng)電機(jī)，逐漸攪拌切土下沉至設(shè)計(jì)加固深度，下沉的速度控制在0.38-0.75m/min。

④提升噴漿攪拌。攪拌機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)深度開啟灰漿泵，以0.3-0.5m/min的速度提起攪拌機(jī)，邊噴漿邊攪拌，完成一次攪拌過程。

⑤重復(fù)預(yù)攪下沉、提升噴漿攪拌。再次將攪拌機(jī)攪拌下沉，樁端原位攪拌時(shí)間時(shí)間約2min，至設(shè)計(jì)加固深度后提升噴漿攪拌完成。

⑥檢測(cè)。攪拌樁達(dá)到28d齡期后，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，保證2‰抽檢率每批次不少于3根，抗壓強(qiáng)度不小于1.2MPa。并采用平板荷載試驗(yàn)做復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，地基承載力不小于0.15MPa。

3.2 CFG樁施工工藝

①測(cè)量放樣。作業(yè)區(qū)域內(nèi)水泥攪拌樁施工完成檢測(cè)合格后重新進(jìn)行場(chǎng)地平整，測(cè)量放樣并做好標(biāo)記，結(jié)合本工點(diǎn)地質(zhì)特點(diǎn)，采用隔三跳打法。

②鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位時(shí)，采用垂球法調(diào)整垂直度，確保容許偏差不大于1%。

③鉆進(jìn)成孔。鉆頭泵送閥關(guān)閉后，放下鉆桿開始鉆進(jìn)，先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。進(jìn)入持力層時(shí)降低速度，避免鉆機(jī)搖晃，防止樁孔偏斜并減小對(duì)土層的擾動(dòng)。

④灌注成樁。鉆孔至設(shè)計(jì)高程后，將鉆桿緩慢提升約30cm開始泵料灌注。待鉆桿芯管充滿混合料后提升拔管，保證拔管的連續(xù)性并嚴(yán)格控制拔管速率，約2-3m/min。預(yù)留50cm樁頭，灌注完成后封頂養(yǎng)護(hù)。

⑤樁頭處理。清除樁間土后，用小型機(jī)械截除樁頭，樁頭修整至設(shè)計(jì)高程以上3-5cm時(shí)，再用人工修鑿直至露出新鮮混凝土面。清除后樁的有效長(zhǎng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，樁頂允許偏差0-20mm。

⑥CFG樁檢測(cè)。齡期達(dá)到28天后進(jìn)行檢測(cè)，包括低應(yīng)變樁身質(zhì)量檢測(cè)和單樁承載力的檢測(cè)，靜載試驗(yàn)數(shù)量取樁總根數(shù)的2‰，且不小于3根，樁身質(zhì)量檢測(cè)率不低于10%。

3.3 褥墊層

褥墊層施工順序：20cm碎石→5cm砂墊層→土工格柵→10cm砂墊層→土工格柵→5cm砂墊層→20cm碎石，碾壓密實(shí)。樁板底鋪設(shè)厚度為10cm，樁板兩側(cè)鋪設(shè)厚度為60cm。

3.4 樁板施工

①鋼筋施工。碎石墊層鋪設(shè)完畢后，在需施工鋼筋混凝土板的范圍內(nèi)鋪設(shè)一層2cm厚的C20混凝土找平層，進(jìn)行精確放樣及準(zhǔn)確定位，綁扎鋼筋并注意設(shè)置好混凝土保護(hù)層墊塊。

②模板施工?，F(xiàn)場(chǎng)采用1.5m*0.6m鋼模，結(jié)合鋼管及扣件進(jìn)行加固。模板表面平整，拼縫平整嚴(yán)密，不漏漿，并以雙面海綿膠填縫，保證結(jié)構(gòu)外露面美觀，線條流暢。模板安裝穩(wěn)固牢靠，表面清理干凈并均勻涂刷隔離劑。

③混凝土澆注。采用C30混凝土進(jìn)行澆注，板厚為50cm，沉降縫2cm，泡沫板相隔。澆筑前，對(duì)模板、鋼筋等進(jìn)行自檢，并做好記錄。澆筑混凝土?xí)r，分層、均勻、對(duì)稱進(jìn)行，每層厚度不超過30cm。灌注時(shí)做到不欠搗、不漏搗，振搗時(shí)避免撞擊模板及鋼筋。

④養(yǎng)護(hù)。混凝土澆筑完后，覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，冬季施工時(shí)采取了保溫措施。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)及常見問題

CFG樁板復(fù)合地基主要施工控制要點(diǎn)為：樁身的完整性、強(qiáng)度、標(biāo)高控制、混凝土板的施工連續(xù)性及伸縮縫的設(shè)置等，控制環(huán)節(jié)基本覆蓋了整個(gè)施工過程。掌握控制要點(diǎn)并做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控記錄尤為重要。

4.1 水泥攪拌樁的質(zhì)量控制

①攪拌樁施工時(shí)控制其輸漿速度及供漿的連續(xù)性，根據(jù)試樁工藝使注漿泵出口壓力保持在合適的值，并應(yīng)使攪拌提升速度與輸漿速度同步。

②在漿液達(dá)到鉆頭出漿口后，應(yīng)噴漿座底超過30s，保證樁端施工質(zhì)量。施工過程中隨時(shí)檢查施工記錄，對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。攪拌機(jī)噴漿提升的速度和次數(shù)必須符合施工工藝要求。

③成樁過程中若因故停漿，繼續(xù)施工時(shí)應(yīng)將攪拌機(jī)下沉至停漿點(diǎn)以下0.5m，待恢復(fù)供漿時(shí)再噴漿提升。若停機(jī)超過3h，應(yīng)拆卸輸漿管路，清洗干凈，在原樁位旁進(jìn)行補(bǔ)樁。

4.2 CFG樁的質(zhì)量控制

①樁位偏移。軟土地基的壓縮性及流變性變化復(fù)雜，要準(zhǔn)確進(jìn)行測(cè)量放樣，確保在機(jī)械行走中不會(huì)造成樁位的偏移。要合理分布工每臺(tái)鉆機(jī)的工作面，每臺(tái)鉆機(jī)的工作面分兩次放樣施工，使前一次工作面土體表面水分經(jīng)過蒸發(fā)晾曬，加大了土體表面強(qiáng)度，減少樁位的偏移。

②樁孔傾斜。鉆機(jī)就位前反復(fù)檢查鉆桿的垂直度，同時(shí)，在鉆進(jìn)過程中，保持速度均勻，遇到硬土層時(shí)放慢鉆進(jìn)速度，必要時(shí)一提一鉆。

③堵管、爆管。堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁工藝常遇到的主要問題之一，它直接影響CFG樁的施工效率，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，造成材料浪費(fèi)等，嚴(yán)重時(shí)造成CFG樁混合料失水或結(jié)硬，給施工帶來很多困難。處理解決方法如下：

1）對(duì)混合料配合比進(jìn)行合理控制，保證混合料的和易性。2）嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，使其在160mm-200mm以內(nèi)。3）按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，開始泵送混合料前，排出管內(nèi)空氣，泵送量要與鉆桿提拔速度協(xié)調(diào)匹配，泵送量過大或鉆桿提拔速度過慢，會(huì)使混凝土料擠壓密實(shí)，傳輸受阻，造成堵管。4）冬期施工時(shí)混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護(hù)。5）合理選用設(shè)備的彎頭曲率半徑，避免彎頭過多，保證彎頭與鉆桿垂直連接，混合料輸送管定期清洗，確保管內(nèi)無結(jié)塊。

④縮徑與擴(kuò)徑。在軟土地層、松散砂土層及地下水豐富的地層中經(jīng)常出現(xiàn)縮徑與擴(kuò)徑現(xiàn)象。輕則使樁體出現(xiàn)夾泥、空心及串孔，嚴(yán)重時(shí)可發(fā)生斷樁。處理方法：采取隔樁、隔排跳打方法，既能減少縮徑與擴(kuò)徑現(xiàn)象的發(fā)生，又便于樁位識(shí)別，缺點(diǎn)是施工進(jìn)度較慢。結(jié)合本工點(diǎn)地質(zhì)特點(diǎn)，采取隔3打1，保證成樁質(zhì)量。成孔時(shí)，避免鉆桿提升過快，防止孔壁發(fā)生坍塌，成樁時(shí)，注意拔管速度及泵料的及時(shí)連續(xù)性，避免形成夾層，造成斷樁。

5 結(jié)論

①本工點(diǎn)CFG樁板復(fù)合地基處理工程完全滿足變更設(shè)計(jì)初衷，保證了使用功能。路基工后沉降小于15mm、差異沉降小于5mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

②實(shí)驗(yàn)證明：樁板結(jié)構(gòu)復(fù)合地基的作用除減小沉降外，主要是調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力分布，削減路基底平面處的不均勻沉降。上部荷載主要由CFG樁承擔(dān)，其次為水泥土攪拌樁，樁間土承載很小。在路基填筑和堆載施工階段地基沉降較快，約完成沉降總量的69%；而堆載預(yù)壓階段沉降較慢，預(yù)壓180天后，固結(jié)度可達(dá)到85%。按高速鐵路無碴軌道的設(shè)計(jì)要求，工后沉降不超過15mm，保持3m的堆載高度約90天即可達(dá)到目標(biāo)。

③實(shí)踐證明，CFG樁板結(jié)構(gòu)復(fù)合地基起到了一個(gè)類似實(shí)體深基礎(chǔ)的作用，將上部荷載有效地傳遞給了深層土體，鋼筋混凝土板起到了減小地基不均勻沉降的作用?！案羧蛞弧钡氖┕ご胧┛山档拖噜彉妒┕び绊懀瑢?duì)保證施工質(zhì)量和加固效果起到了重要作用。

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