劉小明
(中鐵二十四局集團(tuán)南昌鐵路工程有限公司,江西南昌330000)
濕陷性黃土是一種受上覆土自重應(yīng)力或自重應(yīng)力與附加應(yīng)力共同作用的特殊土類,常在浸水后容易出現(xiàn)土結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土壤,通常具有地質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育等特點(diǎn),目前我國(guó)濕陷性黃土顆粒主要為粉土顆粒,約占總重量的50%~70%,其中,粗粉土顆粒主要為粉土顆粒0.05~0.01mm,約占總重量的40%,黏土顆粒小于0.005mm,約占總重量的10%。該類土壤在水不濕潤(rùn)時(shí),強(qiáng)度高,壓縮性小,但在一定壓力下被水濕潤(rùn)時(shí),土體結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞,強(qiáng)度銳減。因此,濕陷性黃土場(chǎng)地的施工應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)、基礎(chǔ)被水浸泡的可能性等,進(jìn)而因地制宜地采取妥善的地基處理策略,避免建筑物基礎(chǔ)出現(xiàn)破壞、塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。
擬建接長(zhǎng)管廊框架橋位于中馬鐵路上,線路法線與管廊框架橋軸線斜交θ=8o。新增北接長(zhǎng)框架1(1’)及接長(zhǎng)框架3 為19.0m;北側(cè)接長(zhǎng)框架2(2’)為底層接長(zhǎng),接長(zhǎng)8m。擬建接長(zhǎng)管廊框架橋?yàn)榻?jīng)三十七路下穿鐵路而設(shè),跨孔布置與既有管廊框架橋相同為12+18.0+12鋼筋混凝土框架。左邊孔及右邊孔凈高5.2m,中孔凈高5.3m,立交內(nèi)路面層結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土鋪裝。結(jié)構(gòu)兩側(cè)設(shè)路橋過渡段(見圖1)。
圖1 項(xiàng)目示意圖
3.1.1 地質(zhì)情況
該項(xiàng)目接長(zhǎng)管廊,管廊框架橋建設(shè)場(chǎng)地范圍內(nèi)特殊巖土主要為濕陷性黃土,工程范圍內(nèi)沖、洪積平原區(qū)分布的第四系全新統(tǒng)沖、洪積砂質(zhì)黃土,大部分已不具濕陷性或僅具有Ⅰ級(jí)(輕微)非自重濕陷性,濕陷土層厚度為1~4m,建議均按Ⅰ級(jí)(輕微)非自重濕陷性考慮,少部分段落具Ⅱ級(jí)(中等)自重濕陷性,濕陷性土層厚度2.5~10m。工程范圍內(nèi)黃土丘陵區(qū)分布的上更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土大部分具Ⅲ級(jí)(嚴(yán)重)-Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)自重濕陷性,濕陷土層厚10~30m,少部分段落具Ⅱ級(jí)(中等)自重濕陷性,濕陷性土層厚度4~9m。
3.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)
基礎(chǔ)下部設(shè)置5%水泥土墊層,厚度為50cm,水泥土墊層中間鋪設(shè)一層土工格柵。墊層下面是水泥土擠密樁,水泥土擠密樁采用梅花形布置,樁徑0.4m,樁間距0.8m,中間框架樁長(zhǎng)12m,兩側(cè)框架樁長(zhǎng)8m,采用沉管方法成樁。
3.1.3 水泥土擠密樁施工
根據(jù)工程范圍內(nèi)地質(zhì)特性,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證基底承載力不足,通過技術(shù)方案論證及經(jīng)濟(jì)效果比選,采用水泥土擠密樁作為濕陷性黃土地基的處理方法。
(1)放線定位:首先開展土方開挖,挖到樁頂標(biāo)高以上500mm 的位置后,再按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求,利用全站儀標(biāo)識(shí)出地基邊線、軸線及樁的位置。同時(shí)設(shè)置好軸線控制點(diǎn),對(duì)樁位點(diǎn)則要用直徑25mm 的鋼管打入地坑中,之后再灌入白粉以作為標(biāo)定。最后,當(dāng)樁孔測(cè)放完畢后,組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行防線復(fù)核,確認(rèn)定位滿足要求后進(jìn)入下道工序。
(2)成孔環(huán)節(jié):該環(huán)節(jié)需擺放好打樁機(jī),確保設(shè)備能對(duì)準(zhǔn)樁位,同時(shí)要保障基底鋪設(shè)平穩(wěn)、架設(shè)牢固,確保成孔過程安全。
(3)攪拌水泥土:將水泥和素土進(jìn)行過篩處理,確保土料中不得含有過多的碎石,且有機(jī)質(zhì)含量不超過5%等,對(duì)于水泥用量則不能低于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。
(4)夯填成樁:夯填前需對(duì)底部清理,搗實(shí)5~6 次,夯填過程中按照由外排開始由外向里的順序,同排間隔1~2 孔進(jìn)行施工,然后再進(jìn)行填料施工,成孔后立即夯填。
管廊框架橋中孔為單層結(jié)構(gòu),邊孔為上下兩層結(jié)構(gòu),底層為管廊,開挖深度約10m,為防止底層管廊基坑開挖擾動(dòng)中孔框架基底土,采用墻體加固樁對(duì)管廊靠中孔側(cè)邊坡進(jìn)行防護(hù),樁基采用人工挖孔樁成孔,樁徑1.25m,樁長(zhǎng)12m,管廊基坑開挖過程中,每開挖一層,在樁間噴射10cm 厚C20 混凝土[1]。
3.2.1 土釘墻支護(hù)施工
(1)測(cè)量放線,依據(jù)場(chǎng)區(qū)平面軸線控制樁和基礎(chǔ)開挖平面圖,測(cè)放出基槽開挖上口線,并用白石灰撒出?;娱_挖時(shí)隨時(shí)用全站儀及水準(zhǔn)儀控制開挖線及標(biāo)高。邊坡下邊線與結(jié)構(gòu)外皮之間的凈距離:預(yù)留800mm。
(2)開挖工作面,施工準(zhǔn)備完后,根據(jù)項(xiàng)目施工方案制定的開挖順序、分層開挖深度進(jìn)行開挖施工,當(dāng)上層作業(yè)面土釘支護(hù)符合施工要求后才能夠進(jìn)入下層土方開挖施工;并按照土釘位置+0.3m 作為基坑土方首層的開挖深度,每水平段長(zhǎng)度不超過12m,分層開挖深度為土釘豎向間距,作業(yè)中應(yīng)嚴(yán)格按超前支護(hù)、分層進(jìn)行、逐層施作、嚴(yán)禁超挖。土方開挖后需要及時(shí)封閉臨空面,并在24h 內(nèi)完成土釘?shù)陌惭b以及混凝土面層的噴射;當(dāng)上一層土釘完成注漿后,到開挖下一層土方時(shí)需要至少間隔48h。
(3)邊坡修整,進(jìn)行邊坡修整時(shí),根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的放坡比例,以機(jī)械修整為主、人工修整為輔的方式進(jìn)行,嚴(yán)禁超挖或造成邊坡土體松動(dòng)坡面平整度偏差宜為20mm。
(4)噴射第一層混凝土,當(dāng)邊坡修整且驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后,為了避免邊坡塌陷,通常需要采用強(qiáng)度等級(jí)C20 的混凝土進(jìn)行噴射一層厚度約為10cm 的混凝土面層,達(dá)到穩(wěn)固邊坡的目的,在噴射過程中,要確保噴嘴與受噴面層保持垂直,從下到上依次進(jìn)行,同時(shí)以減少回彈增加噴射面層的密實(shí)度,需要與受噴面層距離為1m 左右。
(5)打入鋼花管錨桿,該環(huán)節(jié)是利用氣動(dòng)潛孔錘,根據(jù)施工測(cè)量中標(biāo)注的土釘定位點(diǎn),將事先制備的倒剌式鋼花管按照設(shè)計(jì)要求的深度打入土體中,外露范圍在100~120mm,同時(shí)鋼花桿要跟水平面保持15o的夾角。
(6)漿液制備、注漿,漿液利用細(xì)砂和M20 水泥通過機(jī)械攪拌而成,確保漿液水灰比0.6 左右,灰砂重量比為1∶1~1∶0.5,并且隨拌隨用,攪拌過程要確保攪拌均勻,且時(shí)間不少于2min,注漿過程中要確保一次注漿到位,將輸漿管插入孔內(nèi),管口離孔底約300mm 處,并采用密封袋封堵孔口,之后啟動(dòng)注漿泵進(jìn)行注漿,將注漿壓力調(diào)整到0.5~0.8MPa,在注漿過程中邊注漿邊向孔口方向緩慢拔管,直至將整個(gè)孔都注滿。
(7)綁扎冷拔絲網(wǎng)片,首先網(wǎng)片采用成品冷拔絲網(wǎng)片,在綁扎搭接過程中,搭接的面積不得超過一半,并采用U 型卡扣進(jìn)行搭接固定。其次,對(duì)于冷拔絲網(wǎng)片的保護(hù)層,需要采用50mm×50mm×30mm 與噴面混凝土等強(qiáng)度的立方體塊制作而成,并在中間按照1m 的間距進(jìn)行綁扎預(yù)埋6 號(hào)火燒絲,綁扎完成后,最后沿著釘頭上口綁扎φ18 加強(qiáng)筋,同時(shí)壓緊冷拔絲網(wǎng)片并與釘頭進(jìn)行焊接,并以井字式對(duì)釘頭筋進(jìn)行壓緊。
(8)噴射第二道混凝土面層,采用濕噴法,在噴射前清除坡面上殘留的土塊、土渣等,調(diào)整噴射機(jī)風(fēng)壓適中;噴射時(shí)噴嘴應(yīng)與受噴面垂直,一次噴射厚度應(yīng)適中,以50~80mm 為宜,當(dāng)分層施工時(shí),上一層終凝后即噴下一層,間隔為2~4h,噴射時(shí)應(yīng)有節(jié)奏的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),采取自下而上的順序,使混凝土厚度均勻,在噴射完成后2~4h 應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)。
接長(zhǎng)管廊框架橋及八字翼墻施工,開挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高,中孔深挖50cm 預(yù)留施工5%水泥土墊層,按設(shè)計(jì)要求先施工水泥土擠密樁,然后同時(shí)施工八字翼墻鉆孔樁和中孔支護(hù)挖孔樁。水泥土擠密樁樁徑0.4m,樁間距0.8m,中間框架樁長(zhǎng)12m,兩側(cè)框架樁長(zhǎng)8m。八字翼墻基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ),樁徑1m,樁長(zhǎng)14m,中孔支護(hù)挖孔樁樁徑1.25m,樁長(zhǎng)12m。
全部樁施工完成并經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)合格后施工5%水泥土墊層,分層夯實(shí)后再做20cm 厚C20 素混凝土墊層。施工箱身部分時(shí)先綁扎管廊框架橋底板及邊墻鋼筋,安裝底板模板,澆筑底板及下梗肋邊墻混凝土,待底板及側(cè)墻混凝土達(dá)到規(guī)范要求強(qiáng)度時(shí),開始搭設(shè)滿堂支架,綁扎邊墻及頂板鋼筋,安裝邊墻及頂板模板,澆筑邊墻及頂板混凝土,管廊框架橋端翼墻施工及橋身防水層施工,最后進(jìn)行接長(zhǎng)管廊框架橋兩側(cè)基坑及過渡段填筑[2]。
管廊框架橋接長(zhǎng)施工過程中,為保證營(yíng)運(yùn)線施工安全,嚴(yán)格按照“先防護(hù)后施工”的原則對(duì)既有路基進(jìn)行安全防護(hù)。管廊框架橋接長(zhǎng)施工時(shí)需鑿除影響新建管廊框架橋輪廓尺寸部分的翼墻,為確保路基邊坡穩(wěn)定,在翼墻后方采用鋼筋混凝土人工挖孔樁對(duì)既有路基邊坡進(jìn)行支護(hù),對(duì)管廊框架橋頂既有路基邊坡及管廊框架橋結(jié)構(gòu)輪廓線外3m 既有路基邊坡面采用素混凝土封閉。挖孔樁直徑1.5m,樁長(zhǎng)26m,間距2.2m,L 型布置8 根,樁身采用C30 鋼筋混凝土澆筑,樁間采用拉森鋼板樁,待防護(hù)樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)后進(jìn)行既有管廊框架橋翼墻的拆除,部分翼墻剝除面層后,翼墻直墻段會(huì)形成20cm左右的缺口,為確保路基邊坡穩(wěn)定,在缺口處及翼墻后方的路基邊坡采用素混凝土封閉。
濕陷性黃土地區(qū)經(jīng)常會(huì)發(fā)生由于地基處理不當(dāng)或基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致建筑物傾斜現(xiàn)象,不僅影響整個(gè)黃土結(jié)構(gòu),同時(shí)也容易引發(fā)質(zhì)量隱患問題。因此,當(dāng)建筑物現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境為濕陷性黃土地基時(shí),那么為避免后期出現(xiàn)質(zhì)量安全隱患,需對(duì)濕陷性黃土地基加固處理,保障地基質(zhì)量,進(jìn)而保障整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)整體質(zhì)量和安全。