沉管灌注樁在公路軟基處理施工中的應用

汪軻

摘 要： 隨著社會經濟的迅速發展，公路工程中廣泛運用沉管灌注樁技術，可有效提高樁體承受力，減少工程結構沉降現象，更好保證工程穩定性。本文在充分了解沉管灌注樁作用原理的基礎上，結合具體工程案例，對公路軟基處理中沉管灌注樁施工工藝及注意事項進行了分析與探究。

關鍵詞： 沉管灌注樁；軟基處理；概況

一、沉管灌注樁的作用原理

沉管灌注樁是利用錘擊打樁設備或振動沉樁設備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。它以錘擊沉管灌注樁和振動沉管灌注樁最為常見。它們的施工工藝是：使用錘擊式樁錘或振動式樁錘將一定直徑的鋼管沉入土中，造成樁孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土，最后拔出鋼管，便形成所需要的灌注樁。一般適用于粘性土、粉土、濕陷性黃土、淤泥、淤質泥土、稍密及松散的砂土及人工填土。具有施工操作簡便、機械化程度高、速度快、工期短、造價低、適應范圍廣等特點，已經得到廣泛應用。

二、工程概況

某公路工程全長111.6km，為雙向六車道，路基寬35.0m，擬建公路路線主要分布于杭嘉湖沖湖積平原以及濱海平原地貌上，現狀為大片農田，并分布較多河道與漁塘。勘察揭示，擬建公路沿線典型路基土層主要分布如下：

①層填土：色雜，結構松散，主要由粘性土組成，含植物根系，厚度0.5～1.0m。

②層亞粘土：灰黃色，軟塑，飽和，高壓縮性，含鐵錳質氧化斑點，下部夾灰藍色條紋，厚度1.5～2.0m。

③層淤泥質粘土：灰色，流塑，飽和，高壓縮性，含有機質斑點，局部為淤泥，一般厚度在5.0～8.0m，局部路段可達15.0m以上。

④層亞粘土：褐黃—灰黃色，可塑，飽和，中壓縮性，含鐵錳質氧化斑點，一般厚度在4.0～6.0m，局部路段缺失，被③層淤泥質土切割。

⑤層亞粘土：灰色，軟塑，飽和，中壓偏高縮性，一般厚度在4.0～5.0m，局部地段缺失。

⑥層粘土：黃褐—褐黃色，硬塑，飽和，中壓縮性，含鐵錳質氧化結核及斑點，一般厚度在8.0～10.0m。為更好地解決公路軟基問題，決定選取沉管灌注樁進行施工。

三、振動沉管灌注樁施工工藝

1、清表整平

清除原地面10～30cm厚的耕植土和雜物，場地低洼處應回填素填土，碾壓整平，測量整平后的地面高程，地表過軟路段應設置施工墊層，防止施工機械失穩或沉陷。

2、樁位放樣

根據設計圖紙放出Y型樁中心點，要求樁位中心距偏差小于2.0cm。在路基兩側外5.0m處設放兩條基準線，隨時校側場地內樁位中心點位置因施工而造成的偏差。

3、樁機安裝及成孔

成孔器的安裝是樁機在沉樁前的最后一道關鍵性技術，在安裝時需控制底套筒的環行空隙的密封性。調整好樁機的水平度及垂直度，樁機水平度控制在1.0%以內，垂直度控制在0.5%以內。樁機平整、穩固就位，埋好事先預制好的Y型樁預制樁尖，使成孔器的內外鋼管底端分別頂住Y型預制樁尖的內外臺階支撐面，并鋪纖維性布料，作為密封性材料，檢驗成孔器的垂直度（小于0.5%）。對中后，不能再移動機械設備，放下沉管并輕壓入土體中50～100mm，振動錘激振下沉到設計標高。

4、混凝土灌注及振動拔管

在灌注樁身混凝土之前，根據本地區工程施工經驗以及試打樁時的技術參數，預估充盈系數（本地區一般大于1∶15），計算投料方量，分批投料。待樁管灌滿混凝土之后，先振動5～10s，再拔管，每拔0.5～1.0m停拔，振動5～10s；如此反復，至樁管全部拔出。在拔管過程中，應分段添加混凝土，每次向樁管內盡量多裝混凝土，借其自重抵消樁身所受的孔隙水壓力，一般保持管內混凝土面始終不低于地面或高出地下水位1.0～1.5m以上，使之有一定的擴散力。至樁頂2.0m左右時一次性拔管到地面，樁頂實際澆注面高出設計要求50cm，詳細地記錄灌注混凝土量，并計算混凝土的充盈系數。

由于Y型樁鋼模結構改進，樁模內由于中隔板的設置，填補模孔用的模內混凝土料倉大為減小，模內混凝土必須及時跟上拔樁模速度逸出模外，才能充分填充樁模所造成的模孔，否則會影響成樁的混凝土充盈系數。解決措施為：減小骨料粒徑；添加混凝土外加劑，以增加混凝土和易性，放慢拔管速度等。對于拔管速度，主要應根據土層性質、地下水等條件及工程技術要求，并參照本地區的經驗數據確定，一般應控制在1.0m/min以下，其主要原則是：均勻有致，宜慢忌快，密振慢拔，邊振邊拔，振拔相間，只有這樣方可使管內混凝土完全流出管外。對于流塑狀態的淤泥質土，不宜多振，以邊振邊拔為宜。

5、樁頭處理

在Y型樁成樁施工完畢14d后，挖出樁頂土渣，鑿除泥漿層，鋪筑蓋板墊層。待基樁質量檢測合格后，按設計要求進行蓋板以及土工格柵等施工。

6、成樁質量檢驗

各路基處理路段Y型樁施工結束28d后，按照該段總成樁數的10%進行低應變動力試驗，檢測樁身完整性；按照該段總成樁數的1%（不少于3根）進行靜載荷試驗，檢測單樁容許受壓承載力，靜載荷試驗采用慢速維持荷載法。在低應變檢測結果表明，樁身質量總體較好，未出現Ⅲ類、Ⅳ類樁，Ⅱ類樁約占檢測樁數的15%～20%；單樁受壓靜載荷試驗結果表明，單樁承載力全部滿足設計要求。

四、公路軟基處理中沉管灌注樁的注意事項

1、在軟基段上根據設計文件和地質條件合理選擇試樁的位置，并機具就位。？采用單打法進行沉樁作業，作業過程中根據沉管速度和電流變化確定地層地質變化情況。沉管至持力層標高或設計標高后，根據沉管時確定的地層地質變化情況，初步擬定拔管速度。在拔管過程中及時測定推算各種地層中混凝土的充盈系數，在不能滿足要求時及時采取補救措施。

2、施工前應復核測量基線、水準基點和樁位。樁基軸線的定位點及施工地區附近所設的水準點應設置在不受樁基施工影響的地方。沉樁設備就位后必須平正、穩固，確保在施工中不發生傾斜、移動。為準確控制沉樁深度，應在機架或樁管上標志醒目的深度標記。樁身必須垂直。應在機架上相互垂直兩面上分別設置兩個0.5kg重的吊線錘，并劃上垂直線。

3、沉管灌注樁施工中，應注意觀察樁頂和地面有無隆起及水平位移情況，并應及時研究，采取措施。沉樁過程中樁突然下沉困難或不能下沉時，可能樁尖損壞或遇到地下障礙物，應及時將樁管拔出，進行研究處理后，重新插入進行施工。

4、檢查成孔質量合格后應盡快灌注混凝土。在灌注過程中應用測錘測定混凝土的灌注高度，以檢查灌注質量。灌注充盈系數不得小于1。加強施工管理，密切注意樁身混凝土有無發生縮頸及斷樁等現象，若有發現應立即采取反插法或復打法及時處理。

五、結束語

綜上所述，軟土地基條件下，選用沉管灌注樁樁型處理地基，可以提高地基承載力，施工中只要選擇好施工工藝，采用沉管灌注樁設計方案，施工是可行的，相對比較經濟合理，施工速度較快，能滿足樁基數量大的要求。

參考文獻

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