葉忠志

（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）

1 引言

素混凝土樁復合地基從構(gòu)成上來看是素樁、樁間土以及褥墊層的三元結(jié)構(gòu)，地基承受的荷載會經(jīng)過褥墊層傳遞至樁間土和樁體，樁體會將所受荷載傳遞至地基深部持力層，樁間土所受荷載則會持續(xù)向下傳遞至一定深度。素混凝土樁復合地基結(jié)構(gòu)具備較高的承載力，能夠承受較大的上部荷載，可有效保持地基穩(wěn)定性?；谶@兩方面的特點，素混凝土樁復合地基在處理軟土地基方面具有明顯優(yōu)勢。

2 項目概況

某道路工程為城市次干道，全長1.26 km，道路設(shè)計寬度為40 m，為雙向四車道，設(shè)計行駛速度為40 km/h，路面采用瀝青混凝土路面。項目所處區(qū)域分布有軟弱土，地層主要由淤泥、雜填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、卵石、砂質(zhì)黏性土、風化花崗巖以及砂土狀風化花崗巖構(gòu)成。地層整體上表現(xiàn)為水平方向較為均勻，垂直方向上不均勻，地基整體穩(wěn)定性一般。地下水主要集中在雜填土層與風化巖層，其中，雜填土層地下水多為上層滯水，水量較小，主要受大氣降水以及地表滲水影響，排泄方式主要是蒸發(fā)以及部分下滲。風化巖層地下水主要是裂隙水、孔隙水，多集中在強風化、微風化花崗巖構(gòu)造裂隙中。根據(jù)現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示，該區(qū)域地下水全年變化幅度約為2.0 m。

3 軟土地基處理方案

綜合本項目實際情況以及多種軟土地基處理方式的整體效益，擬定在本項目中采用素混凝土樁復合地基處理方式。素混凝土樁按照正方形布置，樁身設(shè)計強度為C15，材料要求如下：碎石粒徑為20～30 mm，石屑粒徑為2～10 mm，二者均要求雜質(zhì)含量不超過5%；水泥選用普通硅酸鹽水泥，要求無結(jié)塊、變質(zhì)等情況；混凝土配合比中適當增加細砂與水泥代替粉煤灰，以改善混凝土和易性；混凝土攪拌時間不低于2 min，抗壓強度要求不低于6.9 MPa，密度不低于20 kg/m3，坍落度控制在3～5 cm以內(nèi)。素混凝土樁復合地基其他關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計如下。

3.1 樁徑、樁長

本項目中，鉆孔施工采用的是長螺旋鉆機，螺旋葉片直徑為400 mm，因此，本項目中素混凝土樁徑設(shè)計為400 mm。根據(jù)勘察報告中提供的土層分布情況和土的物理力學性質(zhì)，細砂層的樁端阻力特征值為1 000 kPa，強度足夠大且足以避免過大沉降，故將細砂層確定為樁端持力層，并將樁打入持力層2 m以上。所以，設(shè)計素混凝土樁樁長為16.5 m。

3.2 樁間距

綜合考慮本項目實際情況以及樁間土體形狀等因素，認為樁間距不宜太小，而一般情況下，樁間距控制在3～4倍樁徑，本項目中設(shè)計樁徑400 mm，因此，設(shè)計樁間距為1 500 mm。

3.3 褥墊層

褥墊層施工材料多采用碎石、粗砂或中砂，不宜使用卵石，否則可能導致褥墊層厚度不一[1]。本項目褥墊層施工材料選用粒徑為1.2～4.0 mm的碎石，整個褥墊層砂含量不低于30%，碎石含量不低于70%。根據(jù)計算褥墊層厚度應在258～571 mm，本項目取50 mm。

4 素混凝土樁復合地基施工

4.1 準備環(huán)節(jié)

4.1.1 施工場地準備

施工場地準備工作如下：

1）需要對施工場地進行平整清理，包括垃圾、障礙物以及含有植物根莖的土壤，確保施工場地平整度以及清潔度達到要求；

2）需要對施工場地范圍內(nèi)的地下管網(wǎng)以及構(gòu)筑物進行標記，以便在施工過程中進行避讓；

3）需要做好測量放線工作，準確標注樁位，并在施工前進行復核。

4.1.2 材料、機械準備

材料主要包括水泥、骨料、石屑、砂、粉煤灰、外摻劑，其中，水泥采用R32.5普通硅酸鹽水泥；骨料選用機碎石，粒徑為8～25 mm，要求雜質(zhì)含量不超過5%；砂選用粗砂和中砂，要求含泥量不超過5%；石屑選用機碎石，粒徑在2～10 mm，要求雜質(zhì)含量不超過5%；粉煤灰要求符合GB 1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中相關(guān)規(guī)定；外摻劑主要是泵送劑。

施工機械設(shè)備包括混凝土輸送泵、混凝土攪拌機、強制式雙渦軸以及步履式長螺旋鉆機，具體見表1。

表1 機械設(shè)備配置表

4.2 施工環(huán)節(jié)

4.2.1 試樁

試樁的主要目的是檢驗素混凝土樁質(zhì)量以及素混凝土樁復合地基的承載力是否符合項目設(shè)計標準。本項目素混凝土樁施工采用的是孔內(nèi)泵壓方式，要求試樁數(shù)量不少于4根。試樁過程中要求全程監(jiān)測樁身、樁間土以及褥墊層形變以及應力變化情況，試樁完成確認符合項目設(shè)計標準后方可進行正式施工[2]。本項目試樁環(huán)節(jié)，樁身質(zhì)量、復合地基承載力均符合項目要求，試樁過程中樁身、樁間土以及褥墊層形變以及應力變化均在正常范圍內(nèi)，符合施工要求。

4.2.2 施工工藝

素混凝土樁復合地基施工工藝：

1）樁機就位、調(diào)平。平整、清理完施工場地后，將鉆機就位并進行調(diào)平、固定處理。

2）鉆孔。按照事先標注的樁位開始鉆孔，當樁頭觸及地面時啟動鉆機開始施工。

3）混凝土拌和、運輸。采用強制式雙渦軸混凝土攪拌機集中拌和混凝土，嚴格按照設(shè)計混凝土配合比配料，攪拌時間不少于2 min；混凝土拌和好由運輸車運送到施工現(xiàn)場。

4）拔管、壓灌混凝土。靜力夯擴撲：樁機鉆至設(shè)計標高后，停止壓進，提拔樁機20～30 cm后開始泵送混合料灌注，當樁頭中孔充滿混合料后，開始提升樁頭，壓灌混合料。

5）樁機移位。單個素混凝土樁施工完成后樁機移位，開始下一步施工。

6）清理樁間土、鑿除樁頭。監(jiān)測素混凝土樁樁身強度達到設(shè)計強度的70%以上后，開始清除樁間土，清理完成后采用電鎬將樁頭鑿平，確保與設(shè)計標高一致。

7）樁身檢測。對樁頂進行打磨處理，確認樁頂平整度符合要求后，采用低應變法檢測樁身完整性以及質(zhì)量，要求檢測數(shù)量不低于素混凝土樁總數(shù)的10%。

8）褥墊層、樁帽處理。樁身檢測完成確認符合要求后，開始樁帽施工，樁帽是邊長為1.0 m的正方形。首先，沿樁身周圍下挖30 cm；然后，以樁芯為中心標注出邊長為1.0 m的正方形，并清理掉此范圍的土；最后，以C30混凝土進行澆筑，要求標高保持一致。樁帽施工完成后開始褥墊層施工，采用分層法鋪設(shè)，頂層厚度為30 cm，底層厚度為20 cm。鋪設(shè)完成后需要進行碾壓或夯實作業(yè)，碾壓次數(shù)不少于3次，以確保褥墊層厚度均勻、密實。

4.2.3 注意事項

1）軟土地基滲透系數(shù)較小，在鉆孔施工過程中易出現(xiàn)暫時性局部孔隙水壓力增大情況，若該區(qū)域含水量較大，則可能出現(xiàn)縮孔情況，從而造成偏斜、異響以及卡鉆等問題。在鉆孔施工過程中應特別注意，一旦出現(xiàn)上述問題，應及時停鉆，明確故障原因并采取有效措施后方可繼續(xù)施工。

2）混凝土泵送壓灌應保持連貫，不能出現(xiàn)等灰情況；當混凝土輸送泵移位時，若料斗內(nèi)還有混凝土，則應持續(xù)攪拌；泵送過程中，為防止出現(xiàn)夾空情況，料斗內(nèi)混凝土高度不低于4.0 m。

3）由于本項目施工期間在夏季，氣溫較高，為避免混凝土輸送泵管因高溫發(fā)生故障，在施工過程中應注意環(huán)境溫度，若溫度超過30℃，需要在混凝土輸送泵管上覆蓋隔熱材料，同時需要每間隔一段時間進行灑水降溫。

4）成樁后，要及時對混凝土輸送泵管進行清理，以免后續(xù)使用過程中出現(xiàn)管道堵塞情況。施工過程中若需要長時間停止，則應及時用清水沖洗鉆桿、混凝土輸送泵管。

5）樁間土清理應采用人工作業(yè)方式，不宜采用機械作業(yè)，因為機械作業(yè)可能會對樁間土產(chǎn)生較大擾動。進行截樁時，必須采用專業(yè)切割工具，也可以在樁身標高位置鑿出相互對稱的4個牙口，然后采用鋼釬和重錘鑿除。

4.3 施工質(zhì)量控制

進行素混凝土樁復合地基施工前，需要預留好保護土層，一般情況下保護土層厚度不小于300 mm，具體可以根據(jù)設(shè)備重量以及施工季節(jié)等因素確定，本項目設(shè)計保護土層厚度為500 mm。施工場地平整完成后，高低誤差應控制在100 mm以內(nèi)。

中心泵壓工藝中的混凝土坍落度應控制在160～200 mm，混凝土不能出現(xiàn)離析情況，混凝土配合比設(shè)計應按照實驗要求控制，單根素混凝土樁灌注量不能低于設(shè)計量。

施工結(jié)束后約2周應組織技術(shù)人員對素混凝土樁復合地基承載力進行檢測，檢測方法采用靜載荷法，檢測過程嚴格按照相關(guān)標準規(guī)范進行。

褥墊層鋪筑結(jié)束后，應進行整體碾壓、夯實或振實，要求褥墊層密度比低于設(shè)計密度，本項目要求壓實度在93%以上?？紤]到本項目所處區(qū)域地基含水量較大，因此，采用碾壓方法，要求碾壓次數(shù)不少于3次。

素混凝土樁施工時，應直接灌注至表面。構(gòu)筑物基礎(chǔ)以下停漿面應高于設(shè)計高度500 mm，提樁后，須保證預留樁頭長度，并在樁頭上部2～3 m處進行振搗。

由于本項目施工處于夏季，雷雨天氣較多，施工過程中若遇雷雨天氣，要注意做好防護措施，避免水泥因受潮結(jié)塊。施工場地周圍要規(guī)劃設(shè)計導水盲溝以及其他排水設(shè)施，避免施工場地積水，影響施工質(zhì)量。

項目監(jiān)理部門應全程參與施工，尤其是在素混凝土樁施工時必須在現(xiàn)場監(jiān)督；施工人員必須全程如實記錄施工過程，并保留好原始記錄；項目質(zhì)量管控應貫穿施工全過程。

5 結(jié)語

綜上所述，素混凝土樁復合地基在處理軟土地基方面具有明顯的優(yōu)越性，可以有效確保地基穩(wěn)定性，并使地基具備良好承載性能。施工過程中要注意嚴格執(zhí)行施工工藝流程，同時做好施工質(zhì)量管控工作，切實保障施工質(zhì)量。