蘇龍海，孫寶君

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

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粉煤灰碎石混凝土樁在高速公路上的應(yīng)用

蘇龍海，孫寶君

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

在軟弱地基上的橋頭公路段施工中采用粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)，有助于進一步提高施工質(zhì)量，為了進一步加深相關(guān)人員對粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)的認(rèn)識，將結(jié)合具體案例對該技術(shù)進行分析。

粉煤灰；碎石樁；軟土路基；應(yīng)用

1 工程簡介

福州高速公路連接線L2標(biāo)段K5+850分離式立交橋橋頭項目施工中(下文簡稱為A項目)，就采用了粉煤灰碎石混凝土樁技術(shù)。該高速公路位于海積相平原地帶，淤泥厚度約為14～25 m，整體水平較厚。通過地質(zhì)勘察后發(fā)現(xiàn)，A項目中的淤泥多為飽和流塑狀，整體含水量較高。A項目工程為承重樁基礎(chǔ)橋，樁底為花崗巖持力層，位于丘陵上部，而另一側(cè)位于軟土基上，填土達到6.5 m，軟土層厚度也普片超過18 m。在A工程項目施工中，在軟土路基側(cè)施工中突然側(cè)滑，并形成了一個85.5m×21.4 m的滑移破裂帶，平均深度為1.5 m，總滑移面積超過1 800 m2，需要處理的面積達到2 400 m2，嚴(yán)重影響了A工程項目的正常施工進度，需要對其進行處理。

2 加固處理的方案的選取

在A項目施工中，共提出三種施工方案，分別為、粉煤灰碎石混凝土樁施工方案與施工方案。三種方案的對比資料如表1所示。

表1 三種方案適用性結(jié)果統(tǒng)計表

根據(jù)表1的相關(guān)資料，A工程項目在綜合考慮各種因素外，最終決定采用粉煤灰碎石混凝土樁施工方案。

在施工過程中優(yōu)先布設(shè)樁位，一般樁徑為45 cm，樁距為150 cm。在A工程項目中，共有CFG樁1 188根，平均長度為20.2 m，褥墊層厚30 cm級配碎石。

3 地基加固原理

3.1 樁體本身的作用

粉煤灰碎石混凝土樁之所以具有良好的粘結(jié)強度，這與樁體本身的作用存在密切關(guān)系。在荷載作用影響下粉煤灰碎石混凝土樁的壓縮性明顯小于周圍土地，這就會促使土體荷載過多的集中在樁上。因此，粉煤灰碎石混凝土樁具有提高地基承載力的功能。通過相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰碎石混凝土樁的單樁對地基的樁體應(yīng)力比為24.3～29.4，而四樁復(fù)合地基樁體應(yīng)力比達到31.4～35.2。從上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，樁體數(shù)量越多，則對地基承載力的改善作用越明顯。

3.2 擠密作用

在粉煤灰碎石混凝土樁施工中，在振動作用的影響下會不斷使土壤“擠密”，這有助于進一步優(yōu)化土壤的含水量、孔隙比等，使其能更好的滿足工程施工要求。

3.3 褥墊層作用

在實施粉煤灰碎石混凝土樁施工后，會使樁、地基等共同承擔(dān)荷載，并優(yōu)化基礎(chǔ)底面的應(yīng)力情況。這是因為通過優(yōu)化褥墊層厚度，有助于不斷優(yōu)化樁、地基對荷載的分擔(dān)情況。通過下表對粉煤灰碎石混凝土樁的效果進行研究。

4 原材料要求

(1)粉煤灰：主要成分包括SiO2、Al2O3等，為了降低工程造價，A工程項目使用福建省華能燃煤發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢料，在性能檢測中，盡量選擇細粉煤灰、球形顆粒粉煤灰，以保證粉煤灰原材料具有良好的活性，能滿足混合料拌制施工的要求。

(2)石子、石屑、水泥等：碎石是粉煤灰碎石混凝土樁的主要原材料，在施工中向其中添加一定的石屑，有助于優(yōu)化碎石孔隙，保證其級配。同時在添加碎石后，有助于增加原材料的接觸比表面積，進而錢黃瓜其抗剪強度。在A工程項目施工中，所選擇的水泥為32.5#普通硅酸鹽水泥。為了進一步加深相關(guān)人員對A工程項目原材料性能的認(rèn)識，統(tǒng)計相關(guān)資料如表1所示。

指標(biāo)材料粒徑/mm密度/(t/m3)松散密度/(t/m3)含水率/%石子20～502.65～2.751.35～1.42<0.95石屑2.5～102.70～2.751.45～1.50<1.05

5 施工過程

5.1 場地整平及墊層的施工

在A項目施工中，考慮到粉煤灰碎石混凝土樁主要用在飽和的淤泥地基上，但由于此路段地基的強度不滿足施工要求，因此在施工前需要處理原有地基：換填40 cm后粗顆粒找平，再檢測其強度，待強度參數(shù)滿足施工要求后，準(zhǔn)備粉煤灰碎石混凝土樁施工。

5.2 預(yù)制樁靴(樁尖)

A工程項目使用C25混凝土預(yù)制裝靴，其相關(guān)規(guī)格為L=1.05 B，B設(shè)計為45 cm。

5.3 放樁位線

在放樁位線時，主要結(jié)合施工圖紙的相關(guān)要求，做好樁位標(biāo)識、編號等工作，并明確不同樁號的施工工序。在A工程項目中，為保證放樁位線的科學(xué)性，主要遵守以下分區(qū)原則進行處理。

(1)保證同一施工區(qū)段內(nèi)樁長相同；

(2)每區(qū)內(nèi)間隔樁不應(yīng)少于一天能施工的樁的數(shù)量。

(3)需要嚴(yán)格的按照分三取進行作業(yè)，并根據(jù)工程項目的實際情況對樁位進行優(yōu)化。在A項目中，共分為三區(qū)，三區(qū)樁的數(shù)量分別為402根、398根、388根。

5.4 沉管

(1)樁機就位后，調(diào)整沉管使其與地面垂直，并將垂直偏度嚴(yán)格控制在1.0%的范圍內(nèi)。

(2)將樁靴埋入地表以下，其埋入深度由工程項目實際情況而定，一般深度普遍大于300 mm。

(3)啟動電動機，開始沉管。在該階段施工中，需要控制樁機，切忌出現(xiàn)錯位、傾斜等問題。

(4)沉管過程中必須做好記錄。激振電流每沉1 m記錄一次，對土層變化處應(yīng)特別說明，直到沉管至設(shè)計標(biāo)高。

5.5 投料

(1)沉管過程中進行空中投料；若沉管達到設(shè)計標(biāo)高也需要盡早投料，且投料深度能與鋼管料口平齊。

(2)針對工程項目中存在的上料不多現(xiàn)象，需要將沉管達到設(shè)計標(biāo)高后再進行投料。但在這階段施工中需要注意的是，需要在拔管前進行投料，確保樁頂標(biāo)高能滿足工程項目要求。

(3)應(yīng)該根據(jù)設(shè)計要求控制配合比，將石屑等特殊施工原材料的雜質(zhì)控制在5%以下。

(4)嚴(yán)格按照設(shè)計配合比配置混合料，結(jié)合坍落度控制用水量。在成樁之后需要進行檢查，保證頂浮漿厚度始終小于20 cm。

(5)混合料的攪拌時間不得少于1 min，且攪拌必須均勻。

(6)在單樁施工過程中隨機抽樣做抗壓試塊。

5.6 拔管

(1)持續(xù)加送混合料直至與鋼管投料口平齊，啟動電動機，振動沉管約10 s；之后邊振動邊拔管，若有特殊要求可以相應(yīng)的添補混合料。以保證樁頂浮漿厚度能滿足施工要求。

(2)按照勻速、垂直的要求拔管，在A項目中，相關(guān)人員根據(jù)路基的實際情況將其拔管速度控制在1.0 m/min左右。

(3)當(dāng)樁管拔出地面確認(rèn)符合設(shè)計要求后用粒狀材料或濕粘土封頂，然后移動沉管機，繼續(xù)施打下一樁。

5.7 施打順序

在施工過程中，考慮到連續(xù)施打可能會引起樁被擠扁或縮頸等不良問題，但基本上不會發(fā)生斷樁現(xiàn)象。在A工程項目中，采用間隔施打方法，即橫向、縱向均間隔一樁進行施打，并在施打接受7 d后施打間隔樁。

5.8 樁頭處理

CFG樁要求有一定長度的保護樁，其長度為50 cm，待樁體達到一定強度(一般為7 d齡期即可)方可進行基槽開挖等工作，采用人工開挖，保護樁(預(yù)留加長部分)人工鑿除，樁頂標(biāo)高高出樁間土3 cm。

5.9 褥墊鋪設(shè)

在粉煤灰碎石混凝土樁樁頭處理接受，A工程項目相關(guān)人員為了進一步強化樁的受力能力，決定在地基上鋪設(shè)一層級配碎石褥墊層，其厚度約為30 cm，且最大粒徑小于3 cm。在施工過程，嚴(yán)禁使用大振動能量的設(shè)備進行壓實，對于樁間含水量較小的位置，采用人工分層法進行統(tǒng)一處理。

6 CFG樁加固地基結(jié)果分析

整個A工程項目共的工程項目共持續(xù)了一年零三個月，在施工期檢測的沉降量為3.6 cm，總側(cè)向位移為2.8 cm。在A項目施工結(jié)束后，共產(chǎn)生1.6 cm左右的沉降，之后未發(fā)生沉降現(xiàn)象；在施工結(jié)束后出現(xiàn)約2.0 cm位移，之后沒有出現(xiàn)兩側(cè)位移情況。

通過對上文資料進行研究后發(fā)現(xiàn)，通過粉煤灰碎石混凝土樁處理軟弱地基，有助于進一步強化地基承載能力，并在較短時間內(nèi)使地基趨于穩(wěn)定。因此可以判斷，在工程項目施工中應(yīng)用粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用價值，值得在更多項目中進行應(yīng)用與推廣。

2016-01-11

蘇龍海(1974-),男,高級工程師，研究方向：橋梁設(shè)計。

U416.214

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1008-3383(2016)12-0005-02