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        剛性樁復(fù)合地基在道路工程設(shè)計及施工中的應(yīng)用

        2019-05-30 09:07:42
        中國公路 2019年9期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)值基準(zhǔn)灌注樁

        (上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司 ,上海 200125)

        一、工程及地質(zhì)概況

        電站路位于湖北省漢川市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),是一條南北向的次干路,紅線寬30m。其跨越公路渠處(電站路箱涵)地基淤泥層較厚,天然地基承載力無法滿足箱涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求(130kPa),該處地基地質(zhì)情況如下:

        第①層,雜填土(Qml):表現(xiàn)為松散的特性,整個施工場地內(nèi)都有分布,平均厚度為0.60m;

        第②層,粉質(zhì)粘土(Q4al+pl):具有高度的可塑性,整個施工場地內(nèi)都有分布,最薄處為1.90m,相比之下最厚處達(dá)到了2.80m,進(jìn)一步得知平均厚度為2.40m;

        第③層,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Q4al+pl):具有高度的軟塑性,整個施工區(qū)域內(nèi)都有分布,最薄處為1.50m,相比之下最厚處達(dá)到了2.30m,進(jìn)一步得知平均厚度為1.80m;

        圖1 地質(zhì)鉆孔柱狀圖

        圖2 各土層力學(xué)性能參數(shù)表

        第④層,粉質(zhì)粘土(Q4al+pl):具有高度的可塑性,整個施工區(qū)域內(nèi)都有分布,最薄處為2.70m,相比之下最厚處達(dá)到了3.70m,進(jìn)一步得知平均厚度為3.13m;

        第⑤層, 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(Q4al+pl):可塑,濕,全場地分布,最薄處為4.30m,最厚處為6.10m,平均厚度為5.10m;

        第⑥層,粉土(Q4al+pl):濕,中密,整個施工區(qū)域內(nèi)都有分布,最薄處為3.80m,相比之下最厚處達(dá)到了5.90m,進(jìn)一步得知平均厚度為4.70m;

        第⑦層,粉砂(Q4al+pl):飽和,整個施工區(qū)域內(nèi)都有分布,最薄處為9.60m,相比之下最厚處達(dá)到了17.10m,進(jìn)一步得知平均厚度為12.70m。

        二、剛性樁復(fù)合地基處理在工程設(shè)計中的應(yīng)用

        圖3 路基處理橫斷面圖

        場地可供選擇的地基處理方案有兩種:水泥土攪拌樁和素混凝土灌注樁。經(jīng)過各方面論證比選,建設(shè)方?jīng)Q定采用素混凝土灌注樁。

        (一)設(shè)計指標(biāo)

        1.選用的是素混凝土材料,在此基礎(chǔ)上設(shè)置為沉管灌注樁,要求所使用的材料強(qiáng)度達(dá)到C15,樁長以穿透粉砂層50cm控制。灌注樁樁徑50cm,間距150cm呈正方形布置,樁頂設(shè)25cm厚,100cmX100cm的C30鋼筋混凝土蓋板,蓋板頂設(shè)置50cm砂礫墊層。

        2.在砂礫墊層中鋪設(shè)玻纖土工格柵,對應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)有:斷裂強(qiáng)度(kN/m):經(jīng)向:50、緯向:50;伸長率(≤%):4;網(wǎng)眼尺寸(mmXmm):12.7X12.7;單位面積質(zhì)量(g/m2):440;彈性模量(GPa):67。

        3.工后沉降:小于等于10cm。

        (二)設(shè)計參數(shù)驗算

        1.復(fù)合地基的承載力驗算

        式中: fs—復(fù)合地基的承載力特征值。

        2.要想得到復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值,就必須展開現(xiàn)場荷載試驗,此外還需要利用到如下公式:

        m—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;

        Ap—復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;

        fsk—樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值;

        Ra—指的是單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值,其獲得形式有二,即進(jìn)行載荷試驗,也可按下式計算:

        3.沉降驗算

        根據(jù)規(guī)范《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》,可以利用如下公式展開沉降驗算:計算公式如下:

        式中:ψs--沉降計算經(jīng)驗系數(shù);

        S--地基最終沉降量(mm);

        n—地基壓縮層所設(shè)置的土層數(shù)量;

        p0—基礎(chǔ)底面所產(chǎn)生的附加壓力值(kPa);

        Esi—將基礎(chǔ)底面作為基準(zhǔn),由此得知其下部第i層所產(chǎn)生的壓縮模量(MPa);

        zi、zi-1—以基礎(chǔ)底面為基準(zhǔn),其下部的第i層和第i-1層與之形成的間距(m);

        αi、αi-1—以基礎(chǔ)底面為基準(zhǔn),其下部的第i層和第i-1層所產(chǎn)生的附加應(yīng)力系數(shù)均值。

        4.計算結(jié)果

        Ra:434kN;fspk:140kPa;S:9.3cm。

        三、剛性樁復(fù)合地基處理在施工中的應(yīng)用

        (一)樁位測放

        需要使用全站儀設(shè)備,在其作用下可以得知放樁群長度方向的軸線值,在此基礎(chǔ)上使用測繩進(jìn)一步得出欄位的具體位置,并做好標(biāo)記處理。

        (二)施工工藝

        1.做好素混凝土灌注樁施工前的準(zhǔn)備工作。對場地進(jìn)行整平處理,并將所需要的打樁機(jī)運(yùn)輸?shù)街付ǖ氖┕^(qū)域。同時,將樁管放置在樁尖上,并將所得到的預(yù)制樁尖與樁位對齊,在樁管自重的影響下,樁尖將會進(jìn)入土體之中,當(dāng)達(dá)到300mm~500mm后便需要將鋼絲繩收緊。

        2.優(yōu)化樁架位置。使用水準(zhǔn)儀對樁架垂直度進(jìn)行校驗,以樁長為基準(zhǔn),所產(chǎn)生的誤差應(yīng)控制在該值的±0.5%范圍內(nèi)。

        3.展開沉管作業(yè)。嚴(yán)格控制好作業(yè)速度,以2.5m/min為宜,若施工土層硬度較大,可借助卷揚(yáng)機(jī)組滑輪進(jìn)行加壓處理。

        4.分析樁管下沉深度。當(dāng)樁管下沉深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后應(yīng)暫停作業(yè),利用吊砣做進(jìn)一步檢驗,確保不出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

        5.進(jìn)行澆注混凝土施工。確保樁管內(nèi)被澆注滿,進(jìn)行5s~10s的振動作業(yè),當(dāng)達(dá)到樁底標(biāo)高1.5m區(qū)域時,應(yīng)進(jìn)行多次反插,此時深度以0.3m~0.5m為宜。在拔管過程中,每拔出0.5m~1.0m,均需要暫停5s~10s。

        6.對一般土層而言,可采用混凝土預(yù)制型及活瓣型。兩者對應(yīng)的施工速度存在差異,前者應(yīng)介于1.2m/min~1.5m/min,后者相對更小,不可超過1.2m/min。

        7.在拔管過程中,應(yīng)對施工吊砣進(jìn)行檢測,必要時采取補(bǔ)灌施工,避免縮頸現(xiàn)象。

        (三)檢測要求

        為評價樁身質(zhì)量,施工完畢的樁應(yīng)當(dāng)進(jìn)行抽芯試驗,獲取抗壓強(qiáng)度、堅硬程度等相關(guān)參數(shù)。在展開抽芯檢驗時,需要以總樁數(shù)為基準(zhǔn),所選取的數(shù)量為該值的0.5%,此外任何一個作業(yè)點(diǎn)至少應(yīng)達(dá)到3根。基于隨機(jī)的方式進(jìn)行抽取,對抽芯檢驗不合格的樁,應(yīng)在其附近隨機(jī)抽取雙倍數(shù)量的樁進(jìn)行抽芯檢驗,以判斷是否為個別現(xiàn)象,如仍出現(xiàn)不合格樁,則須查清范圍,采取必要的補(bǔ)救措施。

        1.對承載力進(jìn)行檢驗,必須確保樁身具有足夠的強(qiáng)度,其需要滿足工程所提出的荷載條件,以總樁數(shù)為基準(zhǔn),所選取的數(shù)量應(yīng)為該值的0.2%~0.5%。

        表1 檢測點(diǎn)檢測結(jié)果統(tǒng)計表

        2.當(dāng)完成成樁且經(jīng)過28d后,需要采用低應(yīng)變法及取芯法對其質(zhì)量進(jìn)行檢驗,所選取的數(shù)量至少應(yīng)達(dá)到總量的10%。

        (四)檢測結(jié)果

        根據(jù)檢測結(jié)果,12組試驗復(fù)合地基承載力均不小于140kPa,滿足設(shè)計要求。

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