孔旸
(邢臺路橋建設集團有限公司,河北邢臺 054001)
某公路工程位于沿海地區(qū),沿線地質勘測結果顯示,該公路跨越的河水主要隨季節(jié)變化,雨水較多的季節(jié),河水流速較快,干旱少雨的季節(jié),河床干涸。公路北側臨海,地下水以孔隙潛水為主,海水、徑流以及降雨是地下水的補給來源;工程所在地的地基土共分為7層,從上到下依次為雜填土、細砂、中粗砂、粉細砂、粉砂、淤泥質黏土、全風化片巖。依據(jù)工程所在地的水文、地質條件,經(jīng)過研究后,決定采用塑料排水板+深層攪拌法中的粉噴樁,對軟土地基進行聯(lián)合處理,確保路基施工的有序開展。本文重點對濱海地區(qū)公路軟土地基施工方法展開分析。
2.1.1 前期準備
塑料排水板施工開始前,要做好如下準備工作:
(1)全面清理施工場地,清除各種雜物,隨后根據(jù)設計要求布置現(xiàn)場,將田埂或是陡坎地段削成斜坡面,坡度控制在20°內。為確保排水暢通,在軟土地基處理范圍內,挖設排水溝,將農(nóng)田引入附近溝渠排凈;通過攤鋪填料,形成排水橫坡,隨后鋪設厚度為50cm左右的砂礫石墊層,確保使用的砂礫石含泥量在5%內,確保墊層的質量。本工程中,塑料排水板選用的是國內某廠家的產(chǎn)品,呈三角形布設,排水板的間距控制在15cm內,板底深入基巖面,砂礫石墊層外露20cm。
(2)路堤填筑施工前,先在坡腳位置處設置干砌片石護腳與土工布,以此來形成排水通道,對軟土地基的固結滲流水有效排除,避免墊層內的砂礫石出現(xiàn)流失的現(xiàn)象。路堤采用分層的方法填筑,施工期間做好沉降觀測,并對填筑速率加以控制,防止加載過快引起路基剪切破壞。當路基中心處的沉降速率超過10mm/d、坡腳的水平位移超過5.0mm/d時,要及時停止填筑;填筑完畢的路堤,要靜置預壓6個月以上,經(jīng)檢測合格后,方可開展后續(xù)施工。連續(xù)60d的觀測沉降量應不超過5.0mm/d,才能對路面進行鋪筑。
2.1.2 機械設備與原材料
機械設備和原材料與塑料排水板的施工質量密切相關,對此應予以重視,具體的選擇要點如下:
插板機械選用的是塔形滾筒平移式打拔樁機,該設備通過振動錘的擊振力與鋼絲繩的拉力實現(xiàn)沉管,以適宜的套管插板。振動錘的重量為4.5t,主卷揚機的功率為11kW,最大拔力為270kN;塑料排水板選用的是SPB-1型,由以下幾個部分組成:板芯、濾膜等。其中板芯為中間帶有溝槽的板體,采用聚乙烯和聚丙烯加工而成,滲流水經(jīng)由濾膜滲入到溝槽內,通過溝槽從排水地層析出。為確保排水效果,要求濾膜具有良好的滲透性,排水溝槽的斷面不會在土體擠壓下出現(xiàn)變形的情況。塑料排水板使用前,要做全面檢查,確認質量合格后方可在施工中使用;砂礫石墊層選用粒徑為50mm的石料,含泥量不得超過5%,有機質、雜物的含量不得超標。
2.1.3 施工工藝
(1)用于軟土地基處理的機械設備全部進場就位,在此過程中,要防止損壞已經(jīng)鋪設完畢并壓實的砂礫墊層,避免局部出現(xiàn)塌陷的情況[10]。按照從低到高的順序插板,對機械設備定位時,要確保樁錘的中心與地面定位保持在一個點位上,使用經(jīng)緯儀觀測,對樁錘或是塔架的垂直度加以控制;套管要選用頂端帶有吊鉤或吊環(huán)的產(chǎn)品,為起吊提供便利條件。先在套管上劃出控制標高的刻度線,當需要對套管接長時,可在排水板插打前先試接,將排水板經(jīng)套管從管靴穿出,固定于樁尖之上[11]。
(2)打拔樁機通過振動錘的錘擊力與卷揚機的拉力,完成沉管。施工初始階段,要緩慢沉管,避免出現(xiàn)偏斜的現(xiàn)象。當套管沉入土體的深度與設計標高之間的距離為2.0m左右時,要繼續(xù)放慢速度,并觀察下管的情況,避免超深或觸碰到基巖[12];當套管沉至設計深度后,便可開始拔管,要保證作業(yè)過程的連續(xù)性,不宜過快,吊繩在拔管中途不可以放松,以免套管快速下墜造成排水板損壞。
(3)剩余的排水板與新的排水板連接使用時,可將排水板的兩端濾膜剝開,然后搭接板芯,長度控制在20cm左右,再將濾膜翻卷蓋住接頭部位,確認泥土能否進入板芯,無法進入為合格[13]。
2.2.1 施工技術準備
為確保粉噴樁處理軟土地基施工的有序開展,在正式開工前,要做好如下準備工作:
(1)依據(jù)工程特點,結合作業(yè)要求,現(xiàn)場配備相關的計量儀器設備,做好計量裝置的標定。水泥是粉噴樁的主要原材料之一,其性能和質量直接關系到粉噴樁的整體質量。故此,要檢驗到場的水泥及其他原材料,通過試驗的方法,檢測水泥的性能,看是否與施工要求相符,確認符合后,開展粉噴樁水泥用量的室內適配,以此確定出每米粉噴樁最佳的水泥用量[1]。
(2)以施工圖紙作為主要依據(jù),利用相關的制圖軟件,繪制出粉噴樁的樁位平面布置圖,報測量工程師審核,批準后嚴格按圖紙要求在現(xiàn)場布設樁位,確保樁位準確。布設樁位時,可以采用鋼尺定位的方法,并在每根樁位處用竹簽插入土層作為標記,樁位誤差控制在5.0cm內[2]。當樁位布設完畢后,要及時復測,在后續(xù)施工中,要經(jīng)常檢查樁位,看有無移位移或是損壞的情況,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,保證粉噴樁位置的準確性。
(3)在施工現(xiàn)場內,選取空地搭設水泥棚,可以使用素土將水泥棚的底部填高,然后鋪設一層模板和一層彩條布,最后鋪設塑料薄膜,避免水泥受潮變硬,影響使用。搭設的水泥棚至少能夠存儲60t以上的水泥,確保能夠滿足粉噴樁連續(xù)施工的要求。
(4)所有進場的施工機械設備在使用前,均必須全面調試,確認性能完好后,方可在施工中使用,避免機械故障影響施工質量的情況發(fā)生。相關準備工作全部完成后,以書面形式提出開工申請,并在現(xiàn)場監(jiān)理工程師到場后,開展試樁工作,據(jù)此對粉噴樁的成樁技術參數(shù)加以確定。具體包括以下參數(shù):鉆進速度、提升速度、管道壓力等;水泥攪拌的均勻程度;下鉆或提升困難時的處理措施。需要注意的是,現(xiàn)場試樁的數(shù)量不得少于5根[3]。
2.2.2 施工方法及要點
(1)粉噴樁施工過程中,要將場地整平,地面上不得存有積水,可在施工路段的兩側修筑排水設施。平面上粉噴樁的布設位置要清晰可辨,必須確保樁位準確且與圖紙要求相符。用于粉噴樁施工的水泥,應堆放在地勢高的位置處,下部與地面之間至少15cm的距離,這樣可保持良好的通風,避免水泥受潮變硬,影響使用。水泥的堆放要整齊,將不同廠家和不同型號的水泥分開堆放[14]。
(2)用于粉噴樁施工的機械設備上要帶有反光標記,保證標記的刻度清晰可見。粉噴樁在夜間施工時,現(xiàn)場必須配備照明設施,使作業(yè)人員能夠清楚看到設備上的標記,保證鉆進深度。粉噴樁施工機械的操作人員要熟練掌握操作方法,做到噴粉均勻,水泥用量及復攪深度與規(guī)定要求相符[15]。噴粉要一次性噴足,樁身較長的粉噴樁,可采取對應的技術措施,確保下端的水泥劑量達到設計要求。
(3)按照試樁時確定的各項技術參數(shù),編制施工方案,明確施工要點,所有參與作業(yè)的人員均必須嚴格依照方案實施。鉆孔過程中,嚴格控制下鉆深度、噴粉高程和?;颐妫狗蹏姌兜纳疃?、噴粉量達到設計要求,確保誤差在規(guī)范標準的允許范圍內,即深度誤差≤5.0cm,噴粉量誤差不超過1%[4]。
(4)安排專人負責記錄攪拌機的下沉或提升時間,誤差不得超過5s,為避免提升未噴粉的情況發(fā)生,可在試樁階段,對等待送粉達到樁底的時間合理確定。鉆進提升的過程中,要控制好管道壓力,避免因壓力過大引起鉆孔淤泥向周圍擠壓形成空洞,影響粉噴樁的成樁質量[9]。當鉆頭提升至距離地面25cm的位置時,可以停止噴灰。采取復攪措施,二次攪拌時,不噴粉,要嚴格控制復攪深度。施工中,鉆頭的下鉆與提升速度與第一次保持一致,若是出現(xiàn)意外情況,則要詳細注明原因。
(5)為使粉噴樁的質量得到可靠保障,施工時,對鉆桿的提升速度嚴格控制,確保單樁噴粉均勻、一致。若是出現(xiàn)意外狀況,對樁身質量造成影響時,則應在12h內補噴,操作時,補噴的重疊長度控制在1.0m內,無法達到要求時,要搭設新樁,其與報廢樁之間的距離不得超過樁距的15%[5]。
(6)粉噴樁施工時,要經(jīng)常檢查輸灰管,防止堵塞或是泄漏,輸灰管不宜過長,以60~70m左右為宜。定期檢查鉆頭,當直徑的磨耗量超過10cm時,要及時處理,以免對鉆機質量造成影響。粉噴樁機作業(yè)前,必須全面檢查,可以用水平尺對機架前后左右的水平度加以校正,并對機架鉆桿的傾斜度有效控制,不得超過1%。粉噴樁成樁后,單樁的豎直度誤差不得超過1.5%[6]。
(7)認真校核施工樁位,確保領料數(shù)量與樁機完成粉噴樁延米的數(shù)量相符,避免浪費材料,增大成本。每根粉噴樁均必須嚴格按照生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)填寫相關的技術資料,并保證數(shù)據(jù)準確、可靠。成型后的粉噴樁,監(jiān)理單位應抽查成樁7d和28d的樁體強度、抽檢數(shù)量為粉噴樁總根數(shù)的2%,不少于2根[7]。28d的抗壓強度在0.8MPa以上為合格,低于該抗壓強度的單樁要返工重做。
2.2.3 冬、雨季施工措施
(1)冬季施工粉噴樁時,要采取有效的防雪和防凍措施,確保施工機械設備和材料能夠正常使用。制定安全防護措施,保證冬季粉噴樁施工的安全性,避免安全事故的發(fā)生。在冰凍期開展粉噴樁作業(yè)時,為避免氣溫突降使樁身受到凍害,要密切關注天氣變化,根據(jù)天氣采取相應的防凍措施。冬季氣溫較低,對粉噴樁的施工具有一定影響,在確保工期的前提下,合理安排生產(chǎn)時間,避開嚴寒和冰凍天氣。
(2)雨水對粉噴樁的質量影響較大,故此,在雨季施工中,必須采取合理可行的措施,為粉噴樁的質量提供保障。在施工現(xiàn)場,尤其是存放水泥的庫房,做好防排水,修筑排水溝和集水井,配置水泵,對地表積水有效排除,避免水泥受潮變硬影響使用;雨季施工要加強與氣象部門的聯(lián)系,合理安排工序,降低雨季對粉噴樁施工的影響,確保在限定的時間內保質保量完成;所有施工材料必須做好防雨措施,尤其是現(xiàn)場的電器設備、線路等[8],防止漏電引發(fā)安全事故。
公路工程建設中,常常會遇到軟土地基,依據(jù)濱海地區(qū)的特點,可在軟土地基加固處理中,采用粉噴樁技術。為確保噴粉樁的作用得以充分發(fā)揮,作業(yè)人員應掌握相關的施工要點,并在實際工程中合理運用,為粉噴樁的質量提供保障[16]。未來,要加大軟土地基處理技術的研究力度,除對現(xiàn)有的方法不斷改進和完善外,還應加快開發(fā)一些新的技術,更好地為濱海地區(qū)公路建設服務。