曾昭武 宋鵬飛 王 竺 張 胥 白小兵
中建五局土木工程有限公司
柳州某跨座式單軌工程,高架結(jié)構(gòu),由下至上依次為樁基、承臺(tái)、墩柱、鑄鋼支座、PC軌道梁。該工程處于典型喀斯特地貌區(qū)域,巖層起伏大,局部巖層整體性好,強(qiáng)度60MPa~80MPa,埋深3m~5m,與承臺(tái)底面基本處于同一標(biāo)高。樁基施工完成后,樁身全部位于巖層中,樁頂剛度過大,柔性不足。
通過研究,提出采用樁頂包裹柔性層方法,在不改變基礎(chǔ)形式、樁基參數(shù)、成孔方法的前提下解決該問題。
該樁基柔度增加原理是在樁基上部一定范圍內(nèi)包裹柔性層,模擬周邊砂層地質(zhì),解決入土深度不足問題。樁基采用旋挖鉆機(jī)成孔,先用直徑d+30cm 鉆頭擴(kuò)孔一定深度(d 代表樁基直徑),然后埋設(shè)直徑d+10cm 鋼護(hù)筒,在護(hù)筒外填砂并用水澆密實(shí),隨后用直徑為d的鉆頭成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高,鉆孔完成后,安放鋼筋籠并灌注混凝土。混凝土灌注后,鋼護(hù)筒不拔除,擴(kuò)孔部分所填粗砂夯實(shí)以改善樁的受力條件,增加樁頂柔度,滿足水平活載下橋梁樁基的安全性及耐久性。
圖1 樁基柔度增加技術(shù)簡圖
該技術(shù)中,Ⅰ為樁基柔度增加結(jié)構(gòu)體系,Ⅱ?yàn)闇\覆蓋完整巖層場地地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
圖中所示編號(hào)分別為:
1——地面鋼護(hù)筒(用于鉆頭導(dǎo)向,維持孔口穩(wěn)定);
2——直徑d+30cm 鉆頭成孔孔壁(擴(kuò)孔部分加大成孔直徑);
3——擴(kuò)孔鋼護(hù)筒,d+10cm(作為成樁孔壁);
4——粗砂(填充與大直徑鉆頭成孔孔壁與擴(kuò)孔鋼護(hù)筒之間,用水澆密實(shí),代替樁基入土作用,增加樁基柔度);
5——樁基孔壁,直徑為d;
6——樁基礎(chǔ)(已完成混凝土灌注);
7——填筑土;
8——紅黏土(施工場地黏性土地層);
9——完整巖層(埋深淺)。
施工準(zhǔn)備→測量放線→鉆機(jī)就位→安放地面鋼護(hù)筒→鉆孔至擴(kuò)孔底標(biāo)高→安放擴(kuò)孔鋼護(hù)筒→護(hù)筒外填砂并澆水密實(shí)→二次鉆孔至樁底標(biāo)高→安放鋼筋籠→澆筑水下混凝土。
(1)擴(kuò)孔深度范圍內(nèi)成孔。采用旋挖鉆成孔,旋挖鉆功率滿足要求,能在堅(jiān)硬巖層成孔。鉆頭直徑d+30cm,直徑可適當(dāng)偏大,但不得小于改尺寸,成孔至擴(kuò)孔底標(biāo)高后,對(duì)垂直度進(jìn)行復(fù)測,確保垂直度偏差≦1%。該成孔過程采用干鉆法,以便準(zhǔn)確安裝擴(kuò)孔鋼護(hù)筒及填砂。
(2)安裝擴(kuò)孔鋼護(hù)筒。擴(kuò)孔鋼護(hù)筒采用機(jī)械卷制加工制作,焊縫全部為雙面坡口,每節(jié)制作長度為2m~5m,鋼護(hù)筒壁厚≧12mm,具備足夠的剛度,不變形。各節(jié)擴(kuò)孔鋼護(hù)筒的連接焊縫均采用雙面開坡口進(jìn)行滿焊,兩節(jié)護(hù)筒的連接處施焊外,還需在接縫處焊接30cm×30cm、厚10mm的加強(qiáng)鋼片,每個(gè)接口均勻、對(duì)稱布置4 個(gè)加強(qiáng)鋼片。擴(kuò)孔鋼護(hù)筒安裝后,應(yīng)高于地面鋼護(hù)筒10cm,混凝土灌注后該鋼護(hù)筒不拔除。鋼護(hù)筒采用汽車吊進(jìn)行安裝,安裝垂直度偏差≦1%,安裝位置偏差≦3cm。
圖2 擴(kuò)孔及安裝擴(kuò)孔鋼護(hù)筒
(3)回填粗砂并密實(shí)。擴(kuò)孔鋼護(hù)筒外側(cè)擴(kuò)孔部分回填粗砂,所填粗砂不得含有石塊、泥塊,沙粒均勻。要求粗砂巖護(hù)筒四周人工分層、均勻回填,四周回填高度應(yīng)均勻上升,回填高差不得大于30cm,以防止護(hù)筒由于一側(cè)受力過大,導(dǎo)致偏位,回填后水夯密實(shí)。
(4)成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高。采用旋挖鉆成孔,鉆頭直徑為樁基設(shè)計(jì)直徑d,成孔時(shí),鉆頭應(yīng)下落緩慢且位置準(zhǔn)確,嚴(yán)禁觸碰擴(kuò)孔鋼護(hù)筒。成孔后,檢查孔壁垂直度與中心線偏差,與上部擴(kuò)孔部分孔位中心線偏差≦1cm。
(5)樁基灌注。樁基成孔完畢后,安放鋼筋籠并灌注混凝土,樁基施工完成。
圖3 最終成孔并灌注混凝土
隨著我國交通產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,跨座式單軌有著強(qiáng)大的市場適應(yīng)性,多個(gè)城市已經(jīng)規(guī)劃或開展了實(shí)際工程建設(shè)。該技術(shù)適用性強(qiáng),不改變基礎(chǔ)類型,避免與鄰近樁基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降,影響成橋質(zhì)量。同時(shí)避免采用擴(kuò)大基礎(chǔ)等基礎(chǔ)形式,不需進(jìn)行大量石方破除,可降低揚(yáng)塵,減小噪聲污染,減少占地,對(duì)交通影響程度小,最大限度實(shí)現(xiàn)綠色施工。