■李曼(衡水市公路勘測設計所，衡水　053000)

振動沉管樁技術在路基加固工程中的應用

■李曼
(衡水市公路勘測設計所，衡水053000)

摘要本文以京港澳高速河北某段為例，介紹了振動沉管樁技術以及在路基加固工程中的應用情況和常見問題與應對措施，可為以后類似的工程提供一些可借鑒的經(jīng)驗。

關鍵詞振動沉管技術路基加固應用

1　前言

隨著國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，我國高速公路事業(yè)發(fā)展迅猛，而很多高質量的道路需要承載力很強的路基作為支撐，這就需要采取特殊工藝對路基進行處理。振動沉管樁技術作為一種較為常見的路基加固技術，經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)相當成熟，應用也很廣泛，尤其適合于一些軟土地基。

2　振動沉管樁技術介紹

振動沉管樁的本質就是依靠混凝土樁來提高地基承載力，即將帶有活瓣樁尖的鋼管模具沉入土中，一直打到設計的位置，之后向樁內放置鋼筋，再灌注混凝土漿液，之后在振動漿液的同時往上提拔鋼管模具，最后便形成了混凝土樁，施工過程如下圖1所示。

振動沉管樁技術由于設備簡單、技術要求較低，且施工速度快，加固效果明顯，目前已經(jīng)在高層建筑、水利設施和重要交通區(qū)域等地基加固工程中應用很多[1]。

圖1　振動沉管樁技術施工工序示意圖

3　工程概況

京港澳高速(圖2)是連接北京到香港澳門的重要交通線，對促進南北經(jīng)濟發(fā)展和社會交流具有重大意義，其中河北段全長約224km，貫穿九個縣市。位于保定市石橋鄉(xiāng)境內一長約3km的路段，由于地勢較低采用填筑雜土方法，部分地段需建設高架橋。由于本路段地質條件不好，導致路基承載力較差，因而需采取特殊措施提高路基承載力。在對現(xiàn)場進行地質勘探后，得到本路段土層結構如表1所示。經(jīng)過研究分析，最終確定采用振動沉管樁技術對該路段路基進行加固處理。

表1　施工地段土層結構情況

圖2　京港澳高速公路

4　振動沉管樁技術在路基加固工程中的具體應用

振動沉管樁技術的施工工藝流程如下：布置樁位→埋設樁尖→鉆機就位→振動沉管至設計深度→下放鋼筋籠→灌漿、振動、拔管→成樁。

4.1布置樁位

振動沉管技術一般都按照梅花形來布設樁位，根據(jù)本路段土層結構情況，設計樁孔深度為20m，樁徑400mm，按照公式(1)計算出砼樁設置密度，最終得到本項目砼樁位置安設示意圖(如圖3)。

式中, Rsp——加固后地基承載力，kPa；

m——砼樁的置換率；

Rp——砼樁自身強度；

Ap——砼樁橫截面積；

β——樁間土地折減系數(shù)，取值范圍0.5～1.0；

Rs——天然地基承載力，kPa。

通過計算(部分公式省略)得出砼樁間距為3.0m。在本項目中，砼樁位置是利用經(jīng)緯儀、鋼卷尺等工具聯(lián)合確定的，確定之后，測量人員通過撒石灰粉對其進行標明[2]。

圖3　砼樁位置布置示意圖

4.2埋設樁尖和樁機就位

當具體樁位確定完成后就要進行埋設樁尖作業(yè)，此時需要重新測量樁位的準確性，監(jiān)理人員需要監(jiān)督。樁尖和樁位之間的偏差應小于10cm，此外還要保證樁尖的垂直度和穩(wěn)定性。

結合本項目地質條件和施工要求，施工方采用的是型號為DZ60振動沉管灌注機械，該套設備具有施工工藝簡單、對環(huán)境無污染、成樁質量較高等優(yōu)點。為了保證工期，本項目選擇兩套設備同時施工，且保持一定的距離，避免相互影響。此外應保證施工機械的平穩(wěn)，若有沉陷現(xiàn)象產(chǎn)生，表明填土作業(yè)不合格，則應停止施工，再次壓實填土。

4.3放置沉管和鋼筋籠

樁機就位之后，樁管套住樁尖，保證其足夠牢固，從左右和前后兩個角度共同校正樁管的垂直度，其誤差不得大于1%。在打樁之前，應先將樁尖壓入土中一定的深度，之后再進行試打。在打樁時要密切注意電機電壓和電流值以及沉管垂直度的變化，若超出標準范圍則應立即停工，找出問題并調整之后再開工。需要特別注意：為了防止地面泥水進入樁內，使用草繩在樁尖的臺肩處纏繞幾道，保證樁尖和樁壁的密封性。

制作鋼筋籠的材料應保證其質量合格，其各項指標也要滿足設計要求，具體見下表2。當鋼筋籠質量驗收合格后，則可下放到樁管內[3]。

表2　鋼筋籠的各項技術指標

4.4灌漿、振動和拔管

本項目采用的灌漿材料組成為：425#普通硅酸鹽水泥，中粗粒徑河砂和直徑≤30mm的碎石。設計的砼強度等級為C20，坍落度6～8cm，要求配料時攪拌時間不低于90s，以保證各項指標符合要求。

在灌漿之前，應檢查樁管內是否干凈，樁管是否吞樁尖，如果一切完好，則進行第一批灌漿作業(yè)，第一批灌漿應盡可能保證足量，在灌漿作業(yè)的同時也沉管振動。灌滿之后應停振5～10s，然后進行拔管作業(yè)。拔管速度是成樁質量的重要因素，一般將其控制在0.5～0.8m/min。此外，在淤泥等一類容易縮徑的土層中，每次提拔0.5～1.0m的距離后應停止振動5～10s；每拔1m的高度后，應反插幾次，確保漿液的充盈系數(shù)大于1.1。下一次加料要及時，每次都要確保管內漿液高度維持在2.0m左右，防止出現(xiàn)空洞和夾層等現(xiàn)象。

5　振動沉管樁常見問題及應對措施

(1)在飽和的淤泥質土層中施工時，由于淤泥土靈敏度較高且壓縮性能較強，土體在受到振動時產(chǎn)生孔隙水壓力，但一旦樁管被拔出，則四周的土體會擠壓新澆注的砼樁，造成砼樁產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，大大降低其承載力。對于這類問題，在施工時應嚴格控制拔模具速度，一般要小于0.8m/min，此外還要使模具內新澆注的砼柱高度大于2m，使下部保持足夠的壓力[4]；

(2)在一般情況下，為了保證施工速度，我們會采取幾臺樁機同時施工，而樁機作業(yè)時對土體的振動力很大，還可能造成共振現(xiàn)象，在很多情況下由于樁機之間的相互影響會造成砼樁產(chǎn)生變形甚至被振斷。這類問題可通過科學管理來避免，首先合理布置打樁位置和順序，盡可能加大各樁機間距，此外，保證樁機工作時的相互不協(xié)調性，避免發(fā)生共振；

(3)當砼樁長度較大時且注漿密實度較低或當?shù)氐叵滤惠^高造成壓力較大時，容易導

致較多的水隨著樁體上升而升高，最終造成樁體被稀釋，使?jié){液和鋼筋離析。遇到這一問題時，需要在砼樁位置空隙處打一排排水孔，孔深應和樁體深度相當，若地下水較多，還需在孔內加裝小型抽水設施[5]。

6　結束語

據(jù)上可以了解到振動沉管樁技術施工工藝簡單，對施工人員的專業(yè)技能要求較低，這個優(yōu)點也是工程質量的重要保證。通過應用這項技術，該路段路基承載強度增加了近50%，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。但在應用振動沉管樁技術時也要高度重視易出現(xiàn)的問題，加強質量監(jiān)督，這才是保證工程質量的關鍵所在。參考文獻

[1]孫玉文，王繼忠，葛寶亮.大型坑填地基的工程特性分析與處理技術[J].巖土工程技術，2004(01)：51-54.

[2]尚新生，李怡然.多元復合地基工作機理及優(yōu)化設計研究[J].西安：西安理工大學學報，2004(06)：31-33.

[3]李新利，范麗萍.復合載體夯擴樁在高層工程中的應用[J].巖土工程界，2009(06)：32-34.

[4]陳鑫民，楊本水.振動沉管技術的發(fā)展歷程及應用現(xiàn)狀[J].建筑技術，2009(08)：44-46.

[5]戴照生，劉志明.城市雜填土土工特性的研究及常用地基處理方法[J].探礦工程，2012(10)：67-68.