套管成孔灌注樁在公路軟基處理中的應(yīng)用分析

王 曉 亭

(山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006)

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套管成孔灌注樁在公路軟基處理中的應(yīng)用分析

王 曉 亭

(山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006)

結(jié)合某市郊公路工程標(biāo)段的實(shí)際情況，選用套管成孔灌注樁方式進(jìn)行軟基處理施工，從成孔、成樁、拔管等方面，對(duì)其施工工藝進(jìn)行了介紹，并針對(duì)斷樁、縮頸等質(zhì)量問(wèn)題，提出了相應(yīng)的處理措施，從而保證軟基施工質(zhì)量。

套管成孔灌注樁，公路工程，軟基

隨著人們對(duì)日常出行安全以及交通順暢要求的提升，使得公路行業(yè)建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程在逐步提升。而現(xiàn)階段對(duì)公路軟基處理的方式有很多，套管成孔灌注樁憑借自身優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)被廣泛的應(yīng)用到公路軟基施工中，如施工速度快，投入成本低、施工方式便捷、不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的噪聲等。然而，在實(shí)際施工過(guò)程中，受到工程施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)欠缺等因素的影響，可能會(huì)引發(fā)質(zhì)量問(wèn)題。因此一定要在套管成孔灌注樁施工中，對(duì)其進(jìn)行有效管控，從而保證軟基施工質(zhì)量。

1 工程概況

某市市郊公路工程一期道路總寬度為45 m，而中間20 m寬的區(qū)域?yàn)楦呒軜颍瑯蛄簝蓚?cè)是分離式路基基礎(chǔ)，路基頂端實(shí)寬為12 m，這一公路工程所采用的路基基礎(chǔ)都是軟基。公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)的底層分布相對(duì)復(fù)雜，其中有厚度約為50 cm～100 cm的雜填土表層；表層下方是淤泥層，以流塑狀存在，能夠承載的最大應(yīng)力是90 kPa，并且淤泥層還具有一定的強(qiáng)壓縮性，實(shí)際強(qiáng)度不高，整體厚度大約是35 m～60 m；而淤泥層下部為淤泥質(zhì)粘土層，具有良好的可塑性，能夠承受110 kPa應(yīng)力，該土層厚度在150 cm～250 cm左右。

2 施工方案的選擇

在工程設(shè)計(jì)之初，根據(jù)工程標(biāo)段的實(shí)際情況，制定了兩種軟基處理方式：一種是預(yù)壓和塑料排水板方案，另外一種是套管成孔灌注樁。由于受到工程工期、施工環(huán)境等實(shí)際情況影響，使得預(yù)壓和塑料排水板方案不能有效的滿(mǎn)足工程實(shí)際需要，軟基處理所要花費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)公路工程整體施工周期有著較為嚴(yán)重的影響[1]。而套管成孔灌注樁則能夠在工程工期規(guī)定時(shí)間內(nèi)就完成相應(yīng)的處理施工，因此通過(guò)相關(guān)專(zhuān)家的對(duì)比分析以及論證后，一致決定使用套管成孔灌注樁方式來(lái)對(duì)這一工程路段的軟基進(jìn)行施工，進(jìn)而保證工程整體建設(shè)能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。

3 套管成孔灌注樁

這種軟基處理方式又被叫做打拔管灌注樁，是在工程施工期間使用與樁設(shè)計(jì)相符合的鋼管，將其一端套在樁尖部位上以后，再把它沉入到軟土中去，然后還要在鋼管中放入相應(yīng)的鋼筋骨架，最后一邊澆筑混凝土一邊進(jìn)行振搗，有效運(yùn)用拔管期間所產(chǎn)生的力來(lái)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，進(jìn)而使其構(gòu)成一個(gè)具有良好穩(wěn)定性能的灌注樁[2]。此外還可以使用錘擊拔管的方式來(lái)進(jìn)行這一工序的施工。套管成孔灌注樁這一施工方式通常被大范圍的使用在含有流砂、淤泥和地下水的土層中。而在實(shí)際施工期間還可以按照施工環(huán)境以及條件的不同來(lái)選取不同沉管、拔管、振搗方案，通常情況下可以將套管成孔灌注樁分為兩種：其一是錘擊沉管；其二是振搗沉管，其中錘擊沉管這一方式主要使用在土層中含有粘土、砂土以及人工填土的地基施工，而振搗沉管則適用于碎石密集的地基施工中。

4 施工方案

4.1 套管成孔灌注樁的設(shè)計(jì)參數(shù)

該公路工程設(shè)計(jì)樁的直徑是37.5 cm，而灌注樁的高度在18 m～34 m之間，各灌注樁間的距離要保證在3.5 m左右，同時(shí)要成梅花形方式進(jìn)行設(shè)置，還要保證混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C20以上。

4.2 施工要點(diǎn)

1)施工工藝。在軟基處理施工過(guò)程中，樁基使用的內(nèi)夯式沉管灌注樁，其施工工藝能夠有效適應(yīng)各種相對(duì)復(fù)雜的土層，實(shí)際承載能力較好，由于有套環(huán)護(hù)壁的保護(hù)能夠在一定程度上避免出現(xiàn)塌孔、斷樁、位移以及脫空等問(wèn)題的發(fā)生，進(jìn)一步使施工質(zhì)量得到保證。這種施工方式具有較高的效率、操作便捷、穩(wěn)定，施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。該公路工程施工工藝如圖1所示[3]。

2)施工材料以及相應(yīng)設(shè)備的選擇。在施工過(guò)程中，要選用強(qiáng)度等級(jí)是42.5的普通水泥以及礦渣水泥，并且保證水泥中沒(méi)有受潮產(chǎn)生結(jié)塊。同時(shí)還要保證所使用的卵石直徑在5 cm以?xún)?nèi)，碎石直徑在4 cm內(nèi)，而配筋樁內(nèi)所使用的石子直徑最好不要超過(guò)3 cm。通常情況下施工機(jī)械設(shè)備是錘擊打樁機(jī)，該設(shè)備由樁架、樁錘以及樁管三部分組成，同時(shí)還要保證樁管半徑在175 mm，實(shí)際長(zhǎng)度要保證在8 m～15 m之間。

3)成孔。在進(jìn)行施工時(shí)，要保證平穩(wěn)架與打樁位置之間是保持垂直的，并且保證樁錘要對(duì)準(zhǔn)灌注樁的實(shí)際位置。同時(shí)還要在套管上標(biāo)記相應(yīng)的深度，便于在施工過(guò)程中對(duì)套管深度進(jìn)行查看[5]。要使用錘擊工藝進(jìn)行施工，同時(shí)在錘擊成孔以前，一定要對(duì)灌注樁所處位置、實(shí)際垂直度等進(jìn)行核準(zhǔn)，核準(zhǔn)以后方能進(jìn)行錘擊，并保證錘擊深度符合工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而錘擊成孔時(shí)，不僅要確保樁的穩(wěn)定，還要確保樁架以及樁管垂直于土層，使用水平測(cè)量設(shè)備對(duì)樁架進(jìn)行測(cè)評(píng)，并且要對(duì)樁管的垂直度加以控制，垂直度誤差要小于1%。在成孔施工完成后，要對(duì)灌入程度進(jìn)行控制，使其能夠達(dá)到工程施工的預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

4)成樁。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，要使用導(dǎo)管直接灌入的方式進(jìn)行施工。在進(jìn)行澆筑過(guò)程時(shí)，必須要有效確保混凝土高度，進(jìn)而使壓實(shí)環(huán)節(jié)能夠?qū)渡砘炷恋拿軐?shí)度達(dá)到充盈系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。此外還需注意的是，混凝土灌入高度要按照樁高以及充盈系數(shù)來(lái)進(jìn)行確定。

樁身澆筑時(shí)要對(duì)其進(jìn)行有效振搗，從而保證樁身質(zhì)量，樁身下部混凝土結(jié)構(gòu)依靠自身所具備的重量進(jìn)行密實(shí)，樁身上部的1.5 m～2 m的部分，需要使用人工方式進(jìn)行振搗，并且還要保證振搗棒要快插慢提，相應(yīng)的停留時(shí)間要小于3 s。此外，在澆筑過(guò)程中，充盈系數(shù)要小于1，但是具體數(shù)值還要根據(jù)土層來(lái)進(jìn)行確定，通常情況下，土質(zhì)層的充盈系數(shù)為1.1，而軟土層要保證充盈系數(shù)在1.2～1.3之間。

5)拔管。成樁以后要進(jìn)行拔管，要保證振搗和拔管同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際拔管速度要小于1.5 m/min，通常使用的是一次拔管的方式，樁管外拔0.5 m左右就需要振搗5 s～10 s，反復(fù)多次的進(jìn)行直到樁管全部拔出地面為止[6]。同時(shí)，在拔管期間，要保證管內(nèi)的混凝土高度大于2 m或者是保持其高度在地面以上，在混凝土達(dá)不到這一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要進(jìn)行適量的補(bǔ)澆，以免混凝土澆筑出現(xiàn)中斷而導(dǎo)致縮頸現(xiàn)象的發(fā)生。此外，臨近的兩個(gè)灌注樁進(jìn)行施工時(shí)，二者相隔時(shí)間不能超過(guò)混凝土初凝的時(shí)間，如果施工期間需要停止，就要把樁管沉入到土層中。

6)養(yǎng)護(hù)。灌注樁施工完成后要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)15 d以后，將施工時(shí)預(yù)留的土層進(jìn)行挖出，然后對(duì)樁身質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，查看其質(zhì)量是否滿(mǎn)足公路工程軟基處理質(zhì)量。

7)施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

首先，要確保相應(yīng)的施工人員能夠?qū)﹀N擊設(shè)備，振搗設(shè)備的性能、工作原理等進(jìn)行了解，清楚的知曉設(shè)備操作方式以及養(yǎng)護(hù)方式。

其次，禁止非施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，避免誤操作而影響灌注樁施工質(zhì)量，并且還需要有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行監(jiān)督和指揮。

再次，在樁機(jī)行走過(guò)程中一定要清理地面附近的雜物，保證樁機(jī)行走正常不受影響。

最后，沉管時(shí)，要保證樁錘的中心線(xiàn)與套管中心線(xiàn)保持一致，查看套管垂直度是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[7]。

5 套管成孔灌注樁質(zhì)量問(wèn)題以及相應(yīng)處理措施

1)斷樁。通常情況下，斷樁會(huì)出現(xiàn)在地下1 m～3 m左右，兩種不同土層的交界處，而造成這一現(xiàn)象的根本原因就是由于樁間距離過(guò)小，以及軟硬土層之間水平力大小不一樣，再加上灌注樁身強(qiáng)度較弱，受到不均勻的外力作用下而產(chǎn)生的。而想要有效解決這一問(wèn)題，就需要保證樁距為3倍～4倍樁徑的距離，減少樁機(jī)行走過(guò)程中對(duì)新灌注樁的影響，同時(shí)還可以使用跳打的方式來(lái)進(jìn)行施工，從而有效減少錘打過(guò)程中對(duì)臨樁的影響。

2)縮頸。縮頸問(wèn)題就是因?yàn)橐徊糠謽额i出現(xiàn)縮小現(xiàn)象，使得其實(shí)際截面積不能滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因就是因?yàn)槌凉軈^(qū)域內(nèi)的粘土中含有大量水分，沉管時(shí)會(huì)使土體受到相應(yīng)的擠壓以及擾動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生一定的孔隙水壓力，當(dāng)樁管拔出后，樁身受到影響，就會(huì)出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象。因此在施工過(guò)程中，一定要對(duì)混凝土下落速度進(jìn)行測(cè)定，并使用復(fù)打法進(jìn)行相應(yīng)的處理[8]。

6 結(jié)語(yǔ)

在公路軟基處理中應(yīng)用套管成孔灌注樁進(jìn)行施工，不僅能夠在一定程度上減少工期時(shí)間，還能達(dá)到軟基預(yù)壓期的實(shí)際要求，能夠使公路提前半年到一年的時(shí)間投入使用，有效增加了社會(huì)收益以及經(jīng)濟(jì)收益，從而保證人們出行安全以及交通的順暢平穩(wěn)。

[1] 曹德洪,陳永輝,王新泉,等.塑料套管混凝土樁在申嘉湖杭高速公路軟基處理中的應(yīng)用[J].公路,2010(9):83-89.

[2] 趙志軍.水泥土攪拌樁在軟土地基施工中的應(yīng)用探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2015(10):64-66.

[3] 吉曉朋,江九龍.鉆孔灌注樁施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及預(yù)防措施[J].山西建筑,2015，41(32):67-68.

[4] 方成名,李 斌.鉆孔灌注樁后壓漿施工技術(shù)[J].四川水力發(fā)電,2015(5):33-35.

[5] 張亞興.常州地區(qū)灌注樁“按需后注漿”技術(shù)的應(yīng)用與試驗(yàn)分析[J].四川水泥,2015(11):81-82.

[6] 陳 耕.軟弱地層粉噴樁輔助鉆孔灌注樁成孔施工技術(shù)的應(yīng)用[J].科技視界,2015(4):133,260.

[7] 王慶江.注漿補(bǔ)強(qiáng)在大直徑鉆孔灌注樁斷樁接樁中的應(yīng)用[J].山西建筑,2015，41(1):57-58.

[8] 上官學(xué)海.基于高速公路施工的人工挖孔灌注樁技術(shù)運(yùn)用探析[J].價(jià)值工程,2015(4):94-95.

Application analysis on casing tube boring pile in soft highway foundation treatment

Wang Xiaoting

(ShanxiHighwayEngineeringQualityDetectionCenter,Taiyuan030006,China)

Combining with actual suburb highway engineering bidding section conditions, the paper carries out soft foundation treatment construction by selecting casing tube boring pile method, introduces its construction technologies from aspects of hole forming, pile forming and pipe pulling, and puts forward corresponding processing measures in light of pile broken and necking and other quality problems, so as to guarantee soft foundation construction quality.

casing tube boring pile, highway engineering, soft foundation

1009-6825(2016)05-0164-03

2015-12-03

王曉亭(1985- )，女，助理工程師

U416.1

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