汪世祥
(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410004)
隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提升,城市化發(fā)展進程不斷加快,公路工程施工建設數(shù)量以及建設規(guī)模不斷增加,人們越來越重視公路工程建設項目,對公路工程建設質(zhì)量提出全新的要求[1]。軟土基處理技術在整個工程項目施工中占了極為重要的位置,其施工質(zhì)量優(yōu)劣性對公路工程建設項目施工質(zhì)量有影響。我國的公路工程本身具備跨域區(qū)域相對較廣泛的特點,因此極易受到地質(zhì)因素的影響[2]?,F(xiàn)如今公路工程施工對路基沉降程度有相對較高的要求,沉降也是軟土地基處理的主要性問題,在遭遇軟土地質(zhì)公路工程中,需要對地基進行特殊化處理,全面提升公路路基的穩(wěn)定性,強化公路工程整體施工質(zhì)量以及使用壽命,確保公路施工軟土基處理工作滿足公路工程使用要求[3]。
案例工程是某市的橫向城市集散干路,工程為新建道路,全長為1567.2m,人行道的寬度為 5m,機非分隔帶的寬度為 5m,機動車道寬度為 5m,非機動車道寬度為 5m,人行道的寬度為5m,新建道路的總體設計寬度為 5m,預設的時速為50 km/h。
在進行道路結構以及技術標準設計過程中,充分結合案例工程工程的設計目標以及實際施工情況進行設計。案例工程的道路設計指標如表1 所示。
表1 道路結構與技術標準
通過對施工區(qū)域2012 年至2018 年的水文氣象資料調(diào)查與整理,案例工程的水文、氣象特征。案例工程的水文及氣象信息如表2 所示。
表2 案例工程水文及氣象信息
案例工程的屬于華北平原區(qū),施工區(qū)域長期受到雨水浸泡與多種因素的侵蝕,因此形成可軟土淤泥地質(zhì)條件。通過對案例工程施工現(xiàn)場進行調(diào)查分析了解到土層物理學力學可知。案例工程的路段土層物理學力學分析如表3 所示。
第一,對案例工程相關的資料進行勘察與設計,認真閱讀案例工程的施工土質(zhì),對施工區(qū)域的樁體進行分區(qū)、編號[4]。第二, 對案例工程的施工場地進行清理,對建筑場地周邊的情況進行調(diào)查分析,對影響項目施工的地下管線、障礙物,便于樁體施工活動的開展。第三,復核基線、樁位以及的軸線定位點,對施工長笛所設計的水準點進行檢查,確保其不會影響項目施工[5]。第四,完成案例工程場地的硬化工作,完成場地的排水、防水工作。
2.2.1 CFG 樁長設計
案例工程的樁長需要穿越軟土層,將樁長的樁端落在承載力相對較高的持力層,根據(jù)表3 建設場地中的各土層力學為粉質(zhì)黏土,因此可作為樁端持力層。將樁打入持力層左右,樁頂需要與地面持續(xù)持平, 初步所設計的樁長為8.5m。
表3 路段土層物理學力學分析
2.2.2 CFG 樁徑設計
案例工程選用的成樁方法為長螺旋灌注成樁法,成樁質(zhì)量相對較高,施工速度也相對較快,同時也并不需要考慮新建樁體對周圍樁體所帶來的影響,案例工程初步所選用的樁徑為。
2.2.3 CFG 樁布置設計
樁在施工過程中常常布置成為正方形或是梅花形,而樁間距設置主要是樁徑倍數(shù)。案例工程初步選用梅花形作為CFG樁的布置設計方式。
2.2.4 CFG 樁復核地基樁體材料
軟土地基處理期間,施工人員需要合理選擇施工材料,確保整個公路工程的施工質(zhì)量。第一,水泥材料。案例工程所應用水泥為32.5 R 的普通硅酸水泥,確保CFG 樁的樁身強度須高于C15。第二,褥墊層。案例工程這一層所需要承擔的力學角色為均勻性的分散上部荷載,在級配工程中有相對較高的要求。案例工程所選用的樁體材料為中粗砂、碎石以及級配砂石等。碎石的粒徑控制在20mm~500m,雜質(zhì)含量也需要控制在2.5mm~10mm;石屑的粒徑需要控制在5%以內(nèi),而雜質(zhì)含量需要控制在5%內(nèi);所選用的粉煤灰材料為,Ⅲ級或者是Ⅲ級以上等級的粉煤灰。第三,由于混凝土的配合比需要決定樁身強度的重要性因素,案例工程混凝土的塌落度設置在180 mm~200 mm 中,可摻加其他類型的外加劑。
2.3.1 軟基處理施工方案
2.3.1.1 施工場地處理
在案例工程施工作業(yè)以前,需要將施工場地之內(nèi)的雜物以及草皮進行平整,在施工場地清理完成后,借助挖掘機、推土機進行場地平整以及初步性壓實。在平整初壓階段,施工人員需要嚴格遵守兩邊低、中間高的施工原則,避免施工場地出現(xiàn)積水問題,確保打樁機械在具體應用過程中能夠水平應用以及平穩(wěn)性地移動。
2.3.1.2 CFG 樁施工處理
結合工程以及CFG 樁施工工藝特點,選擇水泥粉煤灰碎石樁施工工藝中的長螺旋鉆龍工藝、管內(nèi)泵壓混合料成樁、振動沉管灌注成樁以及長螺旋鉆孔灌注成樁。第一,樁位測放環(huán)節(jié)。案例工程施工人員需要利用大鋼尺拉線布樁,在進行樁布置過程中,布置范圍需要控制在20m~50m 以內(nèi)放入中樁以及邊樁,在整個施工流程確認無誤之后插入竹簽,通過撒白灰以及綁白線進行標記。工作人員需要嚴格按照操作機械設備的規(guī)定路線進行移動,不可出現(xiàn)隨意破壞木條以及白灰線標識的情況。第二,試樁環(huán)節(jié)。試樁是案例工程正式成樁前必須要執(zhí)行的工作,為了確保試樁結果的準確性,避免試樁參數(shù)出現(xiàn)誤差,試樁時間最少為28d,且試樁的數(shù)量是總樁數(shù)量的0.5%,當CFG 樁的抗壓強度>10MPa 時,可則代表試樁結果滿足標準,可進行貫入實驗。第三,鉆進成孔環(huán)節(jié)。在鉆進成孔作業(yè)前,施工人員需要先關閉鉆頭閥門,確保鉆頭位置的準確性,在其不接觸地面的前提下才能啟動成孔鉆機,開展鉆孔作業(yè)活動。施工作業(yè)需要遵循由慢到近的施工作業(yè)原則,確保鉆孔過程中不會出現(xiàn)位移偏差的情況。一旦出現(xiàn)偏差問題,需要立刻性停止鉆孔作業(yè),并及時糾正鉆孔作業(yè)行為。此外在鉆孔作業(yè)過程中需要記錄突變地點以及中孔電流數(shù)值,作為工作人員進行地質(zhì)復核的參考依據(jù)。第四,樁機就位環(huán)節(jié)。施工人員需要明確案例工程的樁位點,在標記及檢驗合格之后,才能將樁機布置到相應的區(qū)域,將樁機調(diào)整在完全的狀態(tài)后方可進行固定,確保鉆頭以及樁位中心點能夠保持一致性。同時案例工程施工人員需要在確定樁身的具體位置后,將鉆桿垂直對準樁位的中心的點,確保垂直允許偏差在1%以內(nèi)。第五,混合料攪拌環(huán)節(jié)。工程項目所應用的混合料是根據(jù)攪拌站預設計的配合比來設置配料,嚴格按照普通混凝土的攪拌時間進行攪拌,借助混凝土運輸車將混合料運輸至施工現(xiàn)場中。在混合料送運到達現(xiàn)場之后,需要對混凝土的塌落度進行檢查,確保混凝土的塌落值,是控制在標準范圍以內(nèi)。根據(jù)案例工程的實際施工情況,采取自拌混凝土的拌制形式,混凝土的配置比例是按照C15 混凝土作為標準,所選用的粉煤灰、中粗砂、碎石以及外加劑等施工原材料,均需要與施工設計規(guī)范保持一致。在施工前需要開展施工現(xiàn)場工藝性成樁試驗,混凝土的攪拌時間控制在90 s~120 s。所選用的原材料中需要選擇Ⅲ級及以上的粉煤灰,5m~20m 的碎石粒徑,同時需要將混合料的塌落度控制在160mm~200mm。第六,處理技術選擇。樁地基處理技術在具體應用過程中,為了減少由于土地擠壓影響成樁質(zhì)量,因此案例工程選取跳打的施工作業(yè)技術,將施工間隔時間設置成為相鄰樁混凝土達到設計強度后,約為30min。第七,灌注及拔管環(huán)節(jié)。鉆孔到設計標高環(huán)節(jié)后邊終止施工,確保閥門內(nèi)的氣體排出后泵送出混合料,之后施工人員需要勻速提鉆,提鉆的速度需要控制在2 m/min~3 m/min,提鉆的速度需要與混合料的泵送速率協(xié)調(diào)。施工人員需要保持持續(xù)性灌注作業(yè),禁止出現(xiàn)先提鉆后泵料的施工作業(yè)情況,同時需要確保鉆桿內(nèi)的混合料表面高度始終要高于鉆桿底出料口。樁頂灌注高程設計需要高于設計樁頂高程。在灌注完成以及混合料初凝之后,施工人員需要利用濕黏土蓋住樁頂,封頂黏土厚度需要,避免由于封頂不及時對樁頂造成破壞。第八,移位環(huán)節(jié)。施工人員在每完成一根樁施工作業(yè)后,便可進行鉆機移位,并開展下一根樁的施工作業(yè)。在具體施工過程中將會產(chǎn)生大量的土,覆蓋住樁位,因此在施工前需要做好樁周圍環(huán)境的清理工作,對樁位進行復核。此外需要立即清理閥門口以及鉆頭上出現(xiàn)殘渣,將其平穩(wěn)性移動到下一樁位中,在移動過程中需要確保鉆頭的平穩(wěn)性。第九,樁間土清除。樁位清理將會對樁位準確性造成影響,為此需要在混合料齡期7d后,進行樁間土的開挖、 清理活動。在小型機械清除期間,需要確保樁周圍有20cm 的保護層,再由人工清理方法確保樁位的完整性,借助小型挖掘機與人工清理配合的形式進行樁間土清理作業(yè)。第十,樁頭切除環(huán)節(jié)。在樁間土清理完畢后,一旦出現(xiàn)浮漿問題時,施工人員需要用電鎬鑿平樁頭至設計標高,確保樁身的整體質(zhì)量。施工人員可借助測量掛線來確定每根樁的樁頂設計標高,借助紅油漆來標志設計標高。樁頭切除期間,每邊的切入深入需要控制在15cm 內(nèi),采取捶打形式截斷樁頭,并進行樁頭修整。第十一,褥墊層處理。待樁身建設合格后,設計0.3m 的厚碎石墊層,所選用的碎石材料為15mm~40mm 的礫石,根據(jù)設計要求采取分層填筑的形式,設置地層厚度為15cm,頂層厚度為15cm,在兩層內(nèi)鋪設土工格柵,所設計的極限抗拉強度需要100kN/m。褥墊層在施工過程中采取碾壓、夯實的施工方法,確保每層材料攤鋪的均勻性,每層材料的碾壓需要超過3 遍,避免出現(xiàn)松動情況。
根據(jù)《建筑地基基礎施工質(zhì)量驗收規(guī)范》的相關條例,對樁符合地基開展質(zhì)量檢測活動,指標要求如表4 所示。
表4 質(zhì)量檢測標準
案例工程所采取的軟土基處理方法為CFG 樁復合地基,設計的樁徑為樁間距設置為1.5m,案例工程的單樁處理面積為1.35 m2,復合地基的設計承載力為0.35MPa。整個現(xiàn)場試驗過程可細化分為加載以及卸載的過程。
第一,加載。加載主要采取的是維持荷載方法,操作的試驗步驟為逐級加載,所設計的最大加載值為950kN,需要確保其設計值不會低于設計值的2 倍?,F(xiàn)場試驗總共分為九級,首次加載設置為190kN,之后需要每級按照95kN 的形式進行加載。沉降量的觀測方法為在施加每級荷載前后均讀記百分表一次,需要時隔0.5h 再讀記一次,每間隔0.5h 進行讀記。在某一小時內(nèi),承壓板的沉降量需要控制在0.1mm后方可施加下一級荷載。第二,卸載。案例試驗每級卸荷195kN,每卸一級需要間隔0.5h,同時需要讀取回彈數(shù)量。
樁施工作業(yè)完成之后,需要等待周圍土地固結穩(wěn)定后,方可開展復合地基承載力檢驗工作。案例工程樁復合地基檢測結果如表5 所示。
表5 樁復合地基檢測表
軟土基施工處理過程中,設備鉆進過程中極易出現(xiàn)鉆進困難的情況,主要是鉆進速度過快。因此施工人員需要適當降低鉆進速度,增加螺旋葉片的操作空間,適當減少設備的鉆進阻力。此外,在鉆進過程中遇到障礙物也會出現(xiàn)鉆進困難的問題,為此施工人員需要根據(jù)施工情況選用合適的鉆機,同時根據(jù)鉆桿位置進行轉速調(diào)整。
施工人員需要實時觀察地質(zhì)變化情況,通過采取必要的維護措施來避免出現(xiàn)塌孔等現(xiàn)象,同時根據(jù)具體化施工情況來適當性調(diào)整提管速度。
隨著國家社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提升,公路工程施工建設也得到人們的重視,軟土地基處理技術是其中極為重要的應用部分,該文結合案例實踐,分析軟土基處理技術的具體化應用。結果表明,軟土地基本身具備含水量極高、強度低以及孔隙相對較大的情況,嚴重影響公路工程施工質(zhì)量。在實際應用過程中,需要綜合考慮多種因素,提升施工人員的重視水平,合理化選擇施工工藝,全面提升軟土地基的施工強度與硬度,充分滿足我國的公路建設要求。