楊波 梁曉越
(中交三公局第一工程有限公司,北京 100012)
在我國橋梁工程建設強度持續(xù)增加的背景下,橋梁工藝操作技術面臨著更高的實施要求,在一定程度上為我國公路橋梁工程工藝操作整體質量結構的優(yōu)化提供了支持。但是,當前橋梁工藝操作中仍然存在一些不足,相關不足若無法得到有效地彌補,就會給橋梁乃至整個交通體系建設埋下極大的安全隱患,并給周邊道路使用者的生命與財產(chǎn)安全造成較大的威脅?;诖耍瑥臉蛄汗に嚥僮鬟^程入手,探究軟土路基的處理措施就具有非常重要的意義。
某橋梁工藝操作項目合同段具有兩座中型橋梁,其中1 座中型橋梁為K65+892 互通立交橋,為14+22+14m 現(xiàn)澆應力連續(xù)箱梁;另外1 座中型橋梁為K65+789 立交天橋,為3×30m 先簡支后連續(xù)箱梁結構,主線橋總長為158m。同時工程包括35 道蓋板(箱)涵通道,總長為1789m。工程工藝操作數(shù)量主要如表1。
表1 某橋梁工藝操作項目數(shù)量
工程合同段為山間盆地,地表多為第四系全新統(tǒng)沖洪積物,微地形地貌表現(xiàn)為I 級階地、黃土沖溝,地層巖性為卵石層、粉土層。進場橋梁通過兩處農(nóng)田,為K65+800~K65+890、K65+750~K65+790,經(jīng)現(xiàn)場勘探檢查可知,軟土路基區(qū)域表層為腐殖土,以下為淤積粉質黏土,其中腐殖土厚度為62.00cm~98.00cm,淤積粉質黏土層厚度在100.00cm 以上。合同段氣候為暖溫帶季風氣候,具有四季分明,冬季時間長、夏季時間短的特點。同時工程所在地春季季風強盛,濕度較??;夏季溫度較高,濕度較大;秋季溫度宜人,冬季寒冷干燥的特點。工程計劃工期為280 日歷天,質量要求達到國家現(xiàn)行與工藝操作質量驗收有關的規(guī)范要求,并取得驗收合格證件。
在軟土路基操作前應準備足量的機械設備,如1 套全站儀、水準儀,1 臺性能良好的挖掘機、1 臺20t 壓路機、4 臺18m3自卸汽車,2 臺4kw 水泵與2 臺4kw 污水泵,1 臺DL210G 推土機。同時根據(jù)CFG 樁操作要求,準備1 套HZS1200 混凝土拌合站,2臺JS750 強制式拌和機,1 臺壓降泵,4 臺沖擊鉆機,1 套柴油發(fā)電機、1 臺履帶式振動沉管樁機,3 臺6m3混凝土攪拌運輸車,1臺100t 雙導梁,5 臺鋼筋切斷機與鋼筋彎曲機,8 臺3m3空氣壓縮機,4 臺6m3空氣壓縮機。
在工藝操作前,利用排水溝引流的手段,對軟土路基所在區(qū)域進行排水處理,促使軟土路基區(qū)段多余水分順利排出道路基區(qū)域外圍[1]。在水分排除之后,沿直線段邊樁,依據(jù)相鄰標樁20.00m 的標準,進行邊樁設置。同理,依據(jù)相鄰邊樁10.00m 的標準,進行曲線段邊樁設置,并利用紅色油漆進行里程樁號的明確標注,保證軟土路基換填斷面幾何尺寸的準確把控。同時根據(jù)近似計算數(shù)據(jù),進行路基邊坡先的測量、設置。逐一測量并記錄每一個樁位的左線高程、中線高程、右線高程,為每一個樁號左側、右側路基填筑寬度的計算提供依據(jù)。為保證邊坡密度、壓路機械操作安全,可以依據(jù)路基進行頂標面寬度冗余的設置,冗余寬度為50.00cm。路基頂標面冗余設置完畢之后,放出邊線點,沿著邊線點灑出白灰,獲得兩條白色邊線,為填筑圍提供有效的指導。
在測量放邊線之后,沿著從上層到下層、從區(qū)域邊緣向中心推進的方針,利用挖掘機+自卸車,徹底清除軟土路基工藝操作區(qū)段淤積粉質黏土以及積水、浮土、腐殖土。需要注意的是,在進行基礎下一定深度軟弱土層開挖時,應保留300mm 以上、500mm 以內(nèi)土層,等待換填材料前的一段時間繼續(xù)開挖到換填高程,降低路基開挖坑底原狀土層受擾動風險,保證路基邊坡土層穩(wěn)定性[2]。
K65+800~K65+890 區(qū)段軟土處理擬選擇砂礫石換填處理方法,包括現(xiàn)場清理、掘除、換填多個作業(yè)。其中現(xiàn)場清理作業(yè)量為378512m3,需砍樹木2648 棵,需挖根2694 棵。路基挖除土方量為742154m3, 填 方 量 為 利 用 土 方501236m3+624151m3,結構物臺背+錐坡回填灰土92415m3,結構物臺北+錐坡填沙礫為10684m3。軟土路基5.8%灰土墊層作業(yè)量為62351m3,換填5.8%灰土作業(yè)量為105214m3,回填4.2%灰土作業(yè)量為45150.7m3。而邊溝與排水溝作業(yè)量為2468m3,急流槽作業(yè)量為1462m3,防護工程作業(yè)量為12523m3。
在路基邊坡土層開挖完畢后,由工藝操作者配合監(jiān)理方檢查基坑開挖與要求是否一致,開挖尺寸是否滿足換填工藝操作要求,基礎承載力是否與設計要求達到一致。確認無誤后,準備換填料。換填料包括石灰、原土改良土、水,具體要求如表2。
表2 橋梁工藝操作中軟土路基換填料的要求
在材料依據(jù)要求拌合完畢后,可以在同一個高程上,依據(jù)分層回填的原則進行操作?;蛘咭罁?jù)規(guī)范將深度不同的基土面設置為斜坡搭接、臺階,夯實連接縫隙位置,從深處到淺處開始回填。需要注意的是,連接縫隙位置不得在分層填筑基礎、邊角等關鍵部位[3]。
在分層回填后,利用前期準備的小石塊,塞填空隙,保證每層換填料壓實的均勻度、密實度與要求相符。進而利用前期準備的重型碾壓機械,依據(jù)先靜壓兩遍后強力振動碾壓七遍的標準,先進行四周碾壓,后進行中間碾壓。配合灑水操作(換填料過于干燥),保證上層材料、下層材料結合良好。在碾壓后,工藝操作者可以配合監(jiān)理方進行路基平整度、高程的檢查,及時進行低洼位置填料的補充。
K65+750~K65+790 擬采用CFG 樁處理方式。CFG 樁處理作業(yè)面積為44215.5m2,強夯濕陷性黃土作業(yè)面積為205142m2。施工工藝流程如圖1。
圖1 CFG 樁施工工藝流程圖
在工藝操作前,工藝操作者應進行軟土段清理,根據(jù)要求進行底層封閉。在底層封閉完畢后,進行樁位的科學布置,開展工藝性試樁,確定工藝操作參數(shù),如拔管速度、混合料配合比等[4]。進而將樁機水平、穩(wěn)固放置在適當位置,調整樁基套管、地面呈90°(垂直度偏差小于1.00%),在套管上進行打設深度標識,保障軟土加固深度與設計要求相符。在這個基礎上,啟動樁機,留設3.0s~5.0s 后進行沉管操作。在沉管操作時,應著重保障樁機的穩(wěn)定性,嚴格防控樁機位置錯開、傾斜問題。并依據(jù)激振電流下沉1.00m 為標準,進行1 次數(shù)據(jù)記錄,闡明土層轉變位置,直至激振電流突變(表明沉管到達持力層)。
在沉管到達持力層后,選擇廠拌混合料+混凝土輸送車運輸方式,向沉管內(nèi)投放混合料至與物料投入口水平線一致(超灌5.0cm 以上、20.0cm 以下,且樁后浮漿厚度小于20.00cm)。進而啟動電動機,促使沉管原地保留振動10.0s~12.0s,依據(jù)試驗沉管拔出速度邊依據(jù)1.3~1.4m/min 的速度振動邊拔出沉管。若遇淤泥質土,應進一步調小拔管速度,嚴禁反向插動操作。全段拔出沉管后,由工藝操作者依據(jù)設計要求判斷成樁質量。需要注意的是,成樁后設計標準高度應考慮50.00cm~70.00cm(樁頂設計標高與地表相差較?。?、70.00cm~100.00cm(樁頂設計標高與地表相差較大)的保護樁長。確定無誤后進行封頂操作,封頂料為濕潤黏土或者粒狀料。封頂后移動機械繼續(xù)下一根樁機操作。全段操作完畢后進行質量檢查核驗,并依據(jù)要求進行碎石墊層的鋪設。
在CFG 樁完成施工后,應進行驗收,驗收標準如表3。
表3 CFG 質量驗收要求
換填土工藝操作合格檢測采用沉降觀測法,在重型碾壓機械的配合下完成壓實次數(shù),壓實層頂面穩(wěn)定無輪跡、下沉現(xiàn)象,且沉降量H≤3.00mm,視為換填層進入密實狀態(tài),達到工程合格標準。
橋梁軟土路基CFG 樁處理時,質量合格檢測指標為CFG樁樁體密實度。合格標準為:N63.5≥10 的單樁占總樁段的85.00%以上,7≤N63.5<10 的占總樁段的14.00%以下,N63.5<7 的占總樁段的1.00%以下。檢測方法利用重型動力觸探法,檢測數(shù)量為10 根,得出結果如表4 所示。
表4 CFG 樁樁體密實度檢測結果(平均值)
如表4 所示,CFG 樁工藝操作與要求相符。
綜上所述,軟土地基是橋梁工藝操作中至關重要的組成部分,具有壓縮性高、透水性差、承載力小、含水量大的特征,穩(wěn)定性、承載力無法滿足正常橋梁運行要求。因此,橋梁工藝操作者應著重關注軟土路基處理技術,綜合利用換填、CFG 樁技術進行軟土路基處理,提高橋梁基礎穩(wěn)定性、承載力,為橋梁建設領域的進一步發(fā)展提供保障。