CFG樁在高速公路地基處理中的應用

曲志程

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

在目前高速公路建設中,地基的處理顯得尤其重要,處理不當,在通車后,因地基沉陷,會引起橋頭跳車等多種不良病害,嚴重時影響車輛通行。為此,在工程施工中,對路基的不良地基處理,尤其是橋頭處理就不得不引起高度重視了。CFG樁復合地基處理就是目前處理不良地基的—種行之有效的方法。

1 CFG樁復合地基處理的優點

CFG樁施工采用螺旋鉆機成孔,這樣可避免振壞或擾動樁間土而導致樁間土的結構破壞引起復合地基的強度降低,另外,增加了土壤的密實度,提高了承載力。

CFG樁復合地基是在碎石樁加固地基法的基礎上發展起來的一種地基處理技術。由于CFG樁改善了碎石樁的剛性,使其不僅能很好地發揮全樁的側阻作用,同時也能很好地發揮其端阻作用。

2 材料要求及設計參數的選擇

CFG樁的復合地基一般采用 C25水下混凝土代替 CFG樁填料。

(1)混凝土、混凝土外加劑和摻和料、緩凝劑均應符合相應標準要求,其摻量應根據施工要求通過試驗確定,并采用原鉆孔樁所采用的基準配合比。

(2)褥墊層材料為 5～40mm碎石或級配砂石,均應符合相應標準要求。

(3)設計樁徑為 400mm,成孔直徑為 410mm,樁長11m,其中有效樁長 10.5m,保護樁長 0.5m。

(4)處理長度、樁距及布置：采用梅花型滿堂布置的形式,填土高度小于 5m的,處理長度為 20m,靠近橋臺 10m樁距為 1.5m×1.5m,遠離橋臺 20m樁距為 3.0m×3.0m;填土高度大于 5m的,處理長度為 40m,靠近橋臺20m樁距為 1.5m×1.5m,遠離橋臺 20m,樁距為 3.0m×3.0m。

(5)樁身混凝土強度為 25MPa。

3 施工前的準備

平整場地。清除表面雜填土及渣土,要求達到工作面干燥,水電接到施工現場,并對樁孔按一定順序編號。

長螺旋鉆機、混凝土輸送泵、混凝土輸送管路等設備應經檢查、維修,保證澆筑過程順利進行。

檢奮電源、線路,并做好照明準備工作;配齊所有管理人員和施工人員,并對所有人員進行技術交底、安全交底;對施工道路進行整修,保證混凝土運輸通暢;在正式施工前必須打工藝試驗樁,以檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術參數,根據試驗樁確定和調整好技術參數指導施工。

4 施工工藝

(1)放線：施工前根據放出的外墻線或外墻皮線,四周交點用剛打入地下,按照樁位布置圖統一進行側放樁位線,樁位中心點用釬子插入地下,并用白灰明示,樁位偏差小于2cm。

(2)成孔：長螺旋鉆機成孔,應勻速鉆進,避免形成螺旋孔,成孔深度在鉆桿上應有明確標記,成孔深度誤差不超過0.1m,垂直度偏差小于 1%。

(3)灌注混凝土：成孔至設計深度后,現場指揮員應通知鉆機停鉆提升鉆桿,并同時通知司機開始灌注混凝土并保持連續灌注。灌注混凝土至樁頂時,應適當超過樁頂設計高程 50cm左右,以保證樁頂標高和樁頂混凝土質量均符合設計要求。灌注混凝土之前,應檢查管路是否順暢穩固;每班第l根樁灌注前,應用水泥砂漿濕潤管路,壓灌混凝土時一次提鉆高度小于 25cm,混凝土埋鉆高度大于 1.0m;現場設專人負責檢查混凝土灌注質量及意外情況的處理,混凝土進場后應立即灌注(2h內),嚴禁長時間擱置;保證樁身混凝土至少 24h養護,避免擾動。

注意樁底灌注質量,提鉆沖開閥門的高度不應超過30cm。

施工過程中應認真填寫施工記錄,每臺班或每日留取試塊 1～2組,做好養護,送實驗室作 28d強度試驗。

(4)清土及剔樁。

第一步清土在罐壓樁施工完畢后立即將多余混凝土鏟除。

第二步在成樁后 5d左右剔樁,避免因樁身強度較大時剔樁困難。

清土采用小型機械設備及人工開挖、運輸,避免斷樁及對地基土的擾動。

清土預留至少 20cm人工清除,找平。

清槽后人工截樁,采用 3根鋼釬間隔 120°,沿徑向楔入樁體,直至上部樁體斷開,樁頂采用小釬修平。

因剔樁造成樁頂開裂、斷裂,按樁基混凝土接樁規定,斷面鑿毛,刷素水泥漿后用高一級混凝土填補并振搗密實。

(5)褥墊層。

復合地基施工、檢測合格后,方可進行褥墊層施工,厚度為50cm。

褥墊層材料使用 5～40mm碎石或級配砂石,褥墊層每層壓實厚度控制亦 25cm以下,采用平板振動儀振密,平板振動儀功率大于 1500kW,壓振 3～5遍,控制振速,或采用輕型壓路機進行壓實,振實后的厚度與虛鋪厚度之比小于0.93(夯填度)。

5 質量要求

(1)樁體連續密實,不得有斷樁、縮徑、加砂等缺陷。

(2)允許偏差樁長：+100mm。

鉆孔垂直度：≤1.5%。

樁徑：20mn。

樁位：滿堂布樁≤D。

(3)成樁 15d后做豎向靜載試驗,單樁靜載試驗做 3個,其單樁承載力不得小于 500MPa,5%的樁做小應變動測試驗。

6 成品保護

已成樁后嚴防重型機械行走或擾動,防止使樁頭壓松造成樁頂混凝土不成型、斷樁。清土采用小型機械設備及人工開挖、運輸,清土預留至少 20cm后,人工清除、找平。

7 特別注意的幾個要點

(1)當滿堂布樁時,不宜從四周轉向內推進施工,宜從中心向外推進施工,或從一邊向另一邊推進施工。但僅憑打樁順序的改變并不能完全避免新打樁的振動對已結硬的已打樁產生影響。

(2)嚴格控制拔管速率。拔管速率太快可能導致樁徑偏小或縮頸斷樁,而拔管速率過慢又會造成水泥漿分布不勻,樁頂浮漿過多,樁身強度不足和形成混和料離析現象,導致樁身強度不足。故施工時,應嚴格控制拔管速率。正常的拔管速率應控制在 1.2～1.5m/min。

(3)控制好混合料的坍落度。混合料坍落度過大,會形成樁項浮漿過多,樁體強度也會降低。坍落度控制在 18～20cm,和易性好,一般樁頂浮漿可控制在 10cm左右,成樁質量容易控制。

(4)設置保護樁長。使樁在加料時,比設計樁長多加0.5m,將沉管拔出后,用插入式振搗棒對樁頂混合料加振3～5s,提高樁頂混合料密實度。上部用土射頂,增大混合料表面的高度即增加了自重壓力,可提高混合料抵抗周圍土擠壓的能力,避免新打樁振動導致巳打樁受振動擠壓,混合料上涌使樁徑縮小。

(5)拔管過程避免反插。在拔管過程中若出現反插,由于樁管垂直度的偏差,容易使土與樁體材料混合,導致樁身摻土影響樁身質量,應避免反插。

(6)加強施工過程中的監測。在施工過程中,應加強監測,及時發現問題,以便針對性地采取有效措施,有效控制成樁質量,重點應做好以下幾方面的監測：施工場地標高觀測。施工前要測量場地的高程,并注意測點應有足夠的數量和代表性。打樁過程中則要隨時測量地面是否發生隆起,因為斷樁常和地表隆起相聯系。已打樁樁頂高程的觀測。施工過程中注意已打樁樁頂高程的變化,尤其要注意觀測樁距最小部位的樁。因為在打新樁時,量測已打樁樁頂的上升量,可估算樁徑縮小的數值,以判斷是否產生縮徑。對有懷疑的樁的處理。對樁頂上升量較大或懷疑發生質量問題的樁應開挖查看,并做出必要的處理。

8 結 語

CFG樁復合地基處理在路基不良處理中的效果是明顯的,其具有施工速度快,操作簡便,在解決填土路基非均勻沉陷具有不菲的作用,通過情況表明用 CFG恢復和地基處理不良路基是一種能解決路基非均勻沉降的一種行之有效的方法。

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[1]楊磊.CFG樁技術在高速公路特殊地基處理中的應用[J].2008,(9).