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        市政路基強(qiáng)夯和擠密碎石樁處理施工工藝

        2021-06-05 07:53:16王皆友
        關(guān)鍵詞:夯點(diǎn)夯法成樁

        王皆友

        (中交一航局西南工程有限公司,廣西玉林537000)

        1 工程概況

        玉林路網(wǎng)二環(huán)南路及綜合管廊項(xiàng)目,道路部分為城市主干路,設(shè)計(jì)速度60 km/h,主路雙向八車道、輔道雙向四車道。施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)以人工填土層、第四系沖洪積層、坡積及殘積層居多,不具備直接于該處施工的條件。對(duì)此,項(xiàng)目采用強(qiáng)夯法和擠密碎石樁,通過(guò)2種方式的綜合應(yīng)用切實(shí)提高路基的穩(wěn)定性。

        2 強(qiáng)夯法和擠密碎石樁的應(yīng)用概述

        強(qiáng)夯法指的是通過(guò)設(shè)備的外力作用沖擊和振動(dòng)地基土,降低其壓縮性,改善地基的受力條件。強(qiáng)夯法的適用范圍較廣,在各類型土層中均具有可行性,且施工所需的機(jī)具較為簡(jiǎn)單,高效便捷[1]。

        擠密碎石樁在路基處理中也取得廣泛的應(yīng)用,用機(jī)械設(shè)備擠壓成孔,再向其中填入碎石,通過(guò)碎石與樁間土的共同作用構(gòu)成完整且穩(wěn)定的復(fù)合地基,可有效提高地基的承載力,避免沉降量過(guò)大和差異性沉降的情況[2]。擠密碎石樁的加固機(jī)理為:在樁體施工中,當(dāng)其作用于下部堅(jiān)硬層時(shí),外加荷載在經(jīng)過(guò)樁間土后轉(zhuǎn)移至樁體上,從而減少樁間土的承載量,使地基維持穩(wěn)定;部分軟弱土層厚度較大,此時(shí)碎石樁未觸及底部硬質(zhì)層,軟弱土層僅有部分厚度形成復(fù)合土層,該部分兼作墊層使用,地基內(nèi)的應(yīng)力可通過(guò)墊層向周邊擴(kuò)散,提高地基土中應(yīng)力分布的均勻性,避免大范圍沉降的情況。

        3 強(qiáng)夯施工工藝

        3.1 強(qiáng)夯方案概述

        1)在現(xiàn)階段的強(qiáng)夯法施工中,普遍利用梅納經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算加固深度,公式為:式中,H為加固深度,m;M為夯錘重,kN;h為落距,m;α為梅納系數(shù),取值區(qū)間為0.4~0.9,具體需考慮現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件、夯擊能大小、夯錘尺寸(主要為夯錘底面積)等因素,經(jīng)多方面分析后合理取值。

        2)夯點(diǎn)布置和夯擊遍數(shù)。(1)點(diǎn)夯參數(shù):夯擊能5 000 kN·m,4遍,前2遍夯擊5~9次,后2遍的夯擊次數(shù)視實(shí)際情況控制,直至收錘為止;夯點(diǎn)按3.5 m×3.5 m正方形布置;2遍夯間隔跳夯。(2)滿夯參數(shù):夯擊能2 000 kN·m,1遍,夯擊次數(shù)為2次。最后2擊平均夯沉量≤10 cm時(shí)可收錘。

        3.2 強(qiáng)夯施工的要點(diǎn)、流程及質(zhì)量檢查方法

        強(qiáng)夯前組織試夯,全面考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的各類夯擊工程單元,各單元至少規(guī)劃1處試夯區(qū),面積至少達(dá)到400 m2。以試夯施工結(jié)果為主要依據(jù),驗(yàn)證夯擊參數(shù)的可行性,若不滿足要求則及時(shí)調(diào)整,必要時(shí)可增加夯擊遍數(shù)。

        在強(qiáng)夯施工前需全面清理現(xiàn)場(chǎng),不可存在雜草、水塘淤泥等情況,在確保無(wú)雜物后再平整現(xiàn)場(chǎng),保證無(wú)明顯的起伏現(xiàn)象。單擊能5 000 kN·m點(diǎn)夯4遍,前2遍夯擊5~9次,后兩邊持續(xù)夯擊至達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)為止;再按照單擊能2 000 kN·m的標(biāo)準(zhǔn)滿夯一遍,共夯擊2次。

        結(jié)合前述分析,確定點(diǎn)夯施工流程:(1)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備,即清理雜物、平整;(2)測(cè)量,確定強(qiáng)夯點(diǎn)位,做好標(biāo)記,同時(shí)測(cè)定施工現(xiàn)場(chǎng)的地面高程;(3)起重機(jī)就位,調(diào)整夯錘的姿態(tài),使該裝置的中心對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn);(4)測(cè)量初始狀態(tài)下的夯錘頂標(biāo)高,作為后續(xù)分析的參照基準(zhǔn);(5)吊起夯錘至指定高度后脫落,使其自由下落,再檢測(cè)錘頂標(biāo)高,與初始標(biāo)高對(duì)比分析,判斷夯擊效果(若存在坑底傾斜的情況需及時(shí)填平,否則夯錘易歪斜),按照相同的方法重復(fù)操作,完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊作業(yè);(6)更換夯點(diǎn),并按“(3)~(6)”的流程夯擊;(7)推土機(jī)填平夯坑,測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高;(8)在完成強(qiáng)夯作業(yè)后用低能量滿夯,保證表層松散土可維持穩(wěn)定。

        強(qiáng)夯施工期間加強(qiáng)質(zhì)量檢查,具體工作要點(diǎn)有:(1)經(jīng)強(qiáng)夯施工后,組織物探或載荷板試驗(yàn),確定地基的實(shí)際承載力;(2)在道路縱剖面處設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn),通常約每200 m布設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn),根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)判斷道路是否存在不均勻沉降現(xiàn)象。若施工過(guò)程中存在異常狀況或檢查結(jié)果偏離設(shè)計(jì)要求,則及時(shí)與設(shè)計(jì)單位取得聯(lián)系,視實(shí)際情況探尋處理措施。

        4 擠密碎石樁施工工藝

        4.1 施工方法

        以振動(dòng)成樁機(jī)為主要施工設(shè)備,成孔期間樁孔位的土受外力作用而被擠壓,可提高地基土的密實(shí)性,成孔后向內(nèi)部倒入碎石,再采取搗固措施,按照此方式多次操作,直至形成完整、穩(wěn)定的碎石樁為止[2]。

        4.2 施工工藝流程

        測(cè)量放樣→場(chǎng)地平整、樁機(jī)就位→樁機(jī)調(diào)試校正→成孔→填料→加密→下一樁孔施工→進(jìn)行下道工序。

        4.3 準(zhǔn)備工作

        施工準(zhǔn)備工作主要包括以下內(nèi)容:

        1)規(guī)劃施工場(chǎng)地,清理雜物并平整處理,夯實(shí)回填素土至地面;遇液化較嚴(yán)重的地基時(shí)設(shè)備易傾斜,此時(shí)可在該處鋪設(shè)適量的碎石,改善失穩(wěn)的狀態(tài),確保打樁機(jī)可穩(wěn)定運(yùn)行,施工作業(yè)落實(shí)到位后再將該部分碎石清理干凈。

        2)測(cè)量放線,恢復(fù)中線,確定邊樁和中樁;設(shè)置排水系統(tǒng)以高效清理現(xiàn)場(chǎng)的積水;繪制碎石樁施工平面圖,確定樁位并編號(hào),作為正式施工的控制基準(zhǔn)。

        3)材料方面,選擇的是粒徑為20~40 mm的級(jí)配碎石,保證其具有潔凈性,含泥量<10%。

        4.4 成樁試驗(yàn)

        先成樁試驗(yàn),確定一套切實(shí)可行的施工工藝參數(shù),再將其應(yīng)用于大面積的成樁施工中。成樁試驗(yàn)的關(guān)鍵要點(diǎn)有:

        1)有針對(duì)性地分析各類地質(zhì)條件,確定不同地質(zhì)環(huán)境中的碎石樁質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),如長(zhǎng)度、直徑等;

        2)充分考慮樁機(jī)的運(yùn)行參數(shù),包含振動(dòng)頻率、反插深度、電機(jī)的工作電流等;

        3)分析振動(dòng)沉管的使用情況,尤為關(guān)鍵的是其阻力值,保證擠密的均勻性以及成樁后樁體結(jié)構(gòu)的完整性;

        4)經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)后確定碎石灌入量,分析該值,驗(yàn)證其可行性。

        4.5 樁機(jī)就位

        以前期準(zhǔn)備工作中設(shè)置的樁位標(biāo)記為準(zhǔn),移動(dòng)樁機(jī)使其精準(zhǔn)就位;調(diào)整導(dǎo)向架,使其與地面呈垂直的關(guān)系。

        4.6 成孔

        利用振動(dòng)沉管成孔,施工期間加強(qiáng)對(duì)鋼管柱的姿態(tài)控制,使其維持垂直的狀態(tài),若傾斜則容易影響成孔施工效果。振動(dòng)過(guò)程中及時(shí)檢查,發(fā)現(xiàn)誤差后盡快校正,以免造成大范圍的不良影響。

        在鋼管樁體上設(shè)置標(biāo)記以便控制樁長(zhǎng)。振動(dòng)錘振動(dòng)的過(guò)程中同步提拔,操作多次,直至鋼管樁內(nèi)部的碎石具有密實(shí)性為止。在確保樁身質(zhì)量無(wú)誤的前提下分批加入填料并振實(shí)。

        4.7 成樁

        成樁施工環(huán)節(jié)以樁錘為主要裝置,啟動(dòng)其電機(jī),在樁錘的振動(dòng)作用下使樁管沿既定的樁位有序下降。以樁身和充盈系數(shù)(通??扇?.3~1.5,具體計(jì)算方法為“碎石填料體積/沉管體積”)為參考,合理制作進(jìn)料斗,將碎石裝入樁管內(nèi)。如樁管單次無(wú)法完全裝入所有碎石,可先裝入一部分,在樁管提升下料振動(dòng)密實(shí)后將剩余部分裝入,若依然無(wú)法完全裝入,則重復(fù)操作多次。首次樁管提升量為80~100 cm,其間樁尖自動(dòng)開啟,向下反插0.5 m,再反復(fù)沉管拔管,最終使所有的碎石料均進(jìn)入孔內(nèi)。在此基礎(chǔ)上降落樁管,予以持續(xù)15~20 s的振動(dòng)擠壓處理。樁管的單次提升量取50 cm,若樁管無(wú)下沉的趨勢(shì)即可停止擠壓[3]。在完成單根樁的施工后轉(zhuǎn)至下一根樁,依次推進(jìn)。

        4.8 成樁質(zhì)量檢測(cè)

        通過(guò)重Ⅱ型動(dòng)力觸探測(cè)試的方式檢測(cè)成型樁體的密實(shí)度。數(shù)量方面,每單元取單元總量的2%且至少達(dá)到3根。樁間土的檢驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)貫入法,檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量取單元樁體總量的3%且至少達(dá)到4點(diǎn)。除此之外,在檢驗(yàn)樁間土的質(zhì)量時(shí)要求實(shí)際檢測(cè)位置位于等邊三角形的中心區(qū)域。

        5 結(jié)語(yǔ)

        路基是市政道路乃至各類型道路的基礎(chǔ)部分,該處的承載能力將對(duì)道路的整體施工質(zhì)量帶來(lái)影響。對(duì)于路基穩(wěn)定性不足的情況,可應(yīng)用強(qiáng)夯法和擠密碎石樁的方法縮短施工時(shí)間,改善地基的受力狀態(tài)。本文對(duì)路基施工中強(qiáng)夯法和擠密碎石樁的施工方法展開分析,希望可給類似工程提供參考。

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