高速公路水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工工藝研究

束 樂 （安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

水泥粉煤灰碎石樁因能顯著提高地基承載力、處理地基穩(wěn)定性好、后續(xù)沉降小等優(yōu)勢(shì)，目前越來越多運(yùn)用到高速公路軟基處理中[1]，因此有必要了解高速公路水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基施工工藝。水泥粉煤灰碎石樁地基處理用打樁機(jī)等機(jī)具制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法[2]。常有長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)取土、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁或振動(dòng)沉管灌注成樁兩種施工工法。

水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）適用于軟土、黏性土、粉土、砂性土、雜填土及濕性黃土等地基加固。對(duì)淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)或通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性[3]。

2 施工主要內(nèi)容及主要材料

2.1 施工主要內(nèi)容

①原地面處理；②測(cè)量放樣；③鉆機(jī)就位；④鉆孔或沉管；⑤泵壓灌注混合料或投料拔管；⑥成樁檢測(cè)及驗(yàn)收。

2.2 水泥粉煤灰碎石樁的主要材料

粉煤灰是燃煤發(fā)電廠排出的一種具有一定活性的工業(yè)廢料，在CFG樁體混合料中，它既是細(xì)骨料，又有低強(qiáng)度等級(jí)水泥的作用。粉煤灰的摻入可改善混合料的和易性和可泵性，提高混合料的后期強(qiáng)度[4]。

水泥一般采用32.5普通水泥。混合料的密度一般為 2.10 t/m3～2.2 t/m3。

3 水泥粉煤灰碎石樁施工工藝

3.1 原地面處理

①對(duì)原地面進(jìn)行清理和整平，將路基范圍內(nèi)原地面上淤泥、樹根、草皮、腐植土等全部挖除，為旋噴樁施工做好場(chǎng)地平整。

②做好臨時(shí)排水設(shè)施，疏干場(chǎng)內(nèi)積水，使周邊水不再進(jìn)人場(chǎng)內(nèi)，雨水、滲水隨時(shí)排出。

③做好臨時(shí)儲(chǔ)備材料及設(shè)備場(chǎng)地。

④完成現(xiàn)場(chǎng)便道及臨時(shí)用水、用電工程。

3.2 測(cè)量放樣

按照設(shè)計(jì)提供的控制點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行放樣，準(zhǔn)確定出高壓旋噴樁區(qū)域的控制樁，并使用鋼卷尺按照樁距傳遞定出樁位位置，同時(shí)用鋼條或電焊條做出標(biāo)記，并以白石灰做標(biāo)識(shí)，確保樁機(jī)準(zhǔn)確就位。

3.3 鉆孔

3 .3 .1 沉管法鉆孔

根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、沉管入土深度確定機(jī)架高度和沉管長(zhǎng)度，并進(jìn)行設(shè)備組裝。樁機(jī)就位，保持樁管垂直，垂直度偏差不大于l%；若采用預(yù)制鋼筋混合料樁尖，需埋入地表以下300mm左右。開始沉管，為避免對(duì)鄰樁的影響，沉管時(shí)間應(yīng)盡量短。

詳細(xì)記錄激振電流變化情況，每鉆孔1m時(shí)應(yīng)記錄1次。

3 .3 .2 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔

樁機(jī)就位，保持樁管垂直，垂直度偏差不大于l%。剛進(jìn)行鉆孔時(shí)，關(guān)上鉆頭閥門，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸地時(shí)開動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)。應(yīng)遵循“先慢后快”的原則，并檢查鉆孔的偏差，及時(shí)糾正。在成孔中發(fā)現(xiàn)鉆桿難鉆或搖晃，需放慢進(jìn)尺，防止樁孔發(fā)生偏斜和鉆具損壞等情況。

認(rèn)真記錄開鉆時(shí)間、鉆進(jìn)速度、成樁瞬間電流、各種地質(zhì)條件下電流值等數(shù)據(jù)，并對(duì)地質(zhì)進(jìn)行復(fù)核[5]。

3.4 驗(yàn)孔

鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)于使用沉管法施工時(shí)，要清底、夯實(shí)孔底，沉渣不得大于100mm，并用不小于35kg的重錘將孔底夯實(shí)。若孔底出現(xiàn)少量地下水，可投入拌合料，并將其夯實(shí)。

成孔經(jīng)自檢合格后，必需報(bào)監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能終孔。若地質(zhì)與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)及時(shí)做好變更設(shè)計(jì)。

3.5 混合料拌制

混合料攪拌應(yīng)采用攪拌站集中拌和，必須根據(jù)配合比嚴(yán)格配料。

混合料攪拌時(shí)間務(wù)必大于每盤料60s以上，混合料坍落度控制在160mm～200mm。

混合料采用混凝土罐車送至施工工地。在運(yùn)送及現(xiàn)場(chǎng)等待過程中，混合料混凝土罐車務(wù)必慢速旋轉(zhuǎn)，不得停轉(zhuǎn)。

在每次卸料前，務(wù)必使得運(yùn)輸車強(qiáng)制攪拌30s，以防止混合料發(fā)生離析[6]。

3.6 灌注混合料及拔管

①采用沉管法成樁，等沉管達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高并停機(jī)后，應(yīng)盡快用料斗完成空中投料，直到管內(nèi)混合料頂面與鋼管料口平齊。首次投料留振5s～10s再開始拔管，拔管速率按工藝性試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行控制，一般宜為1.2m/min～1.5m/min。如果灌注拌合料不足，可以在拔管過程中，空中向管內(nèi)投料補(bǔ)給。成樁后樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)0.5m，且浮漿厚度不超過20cm。

②采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，鉆孔當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，不得繼續(xù)鉆孔，鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，同時(shí)確保連續(xù)勻速拔管，拔管速度應(yīng)與混合料的泵送量需相匹配，混合料灌注過程中要確保混合料面至始至終高于鉆頭面15cm～25cm。拔管速率應(yīng)根據(jù)工藝試驗(yàn)參數(shù)控制，一般宜控制在2m/min～3m/min。每根樁投料量要大于設(shè)計(jì)的灌注量。施工樁頂高程通常要高出設(shè)計(jì)高程的50cm。成樁后，樁頂進(jìn)行蓋土封頂并開始養(yǎng)護(hù)。灌注過程中，應(yīng)認(rèn)真記錄好灌注時(shí)間、拔管提升速度、混凝土坍落度、混凝土實(shí)際灌注量等相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

3.7 質(zhì)量控制

①提鉆前需開動(dòng)混合料輸送泵，將管道內(nèi)的混合料填充滿，特別是地下水比較豐富的地段；提鉆的過程中嚴(yán)禁旋轉(zhuǎn)鉆頭，避免泥土掉入樁中形成斷樁。

②要控制好拔管速度，拔管過快易造成局部縮頸或斷樁；拔管太慢振動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析。拔管過程中不宜反插留振。在淤泥質(zhì)土層應(yīng)放慢拔管速度。

③提至樁頂后亦需停置10s～30s泵送混合料，保證樁頭質(zhì)量。

④樁體混合料終凝前不能對(duì)樁體產(chǎn)生擾動(dòng)。

⑤截樁頭時(shí)采用專用圓盤鋸進(jìn)行切割。

⑥做到一機(jī)一人進(jìn)行旁站，檢查樁位的偏差、鉆桿的垂直度，控制鉆孔深度及混凝土灌注速度，做好旁站記錄。

3.8 施工機(jī)械

裝備、機(jī)械設(shè)備應(yīng)結(jié)合試樁確定的施工方案、機(jī)械、人員組合、工期要求進(jìn)行合理配置；施工CFG樁需要配置長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)或振動(dòng)沉管打樁機(jī)、發(fā)電機(jī)、混凝土輸送泵，裝載機(jī)、自卸汽車、挖掘機(jī)、小型挖掘機(jī)、混凝土罐車、全站儀、水準(zhǔn)儀。

3.9 材料消耗

當(dāng)CFG樁樁徑50cm，樁身混凝土強(qiáng)度為C15時(shí)，每米CFG樁實(shí)際耗用混凝土量是理論數(shù)量的1.15～1.35倍，具體材料消耗見下表。

直徑50cmCFG樁10m3混凝土的材料用量分析表

3.10 施工效率

鉆機(jī)每天的工作效率，與所施工樁長(zhǎng)密切相關(guān)，在不考慮其他條件的影響下，對(duì)于平均樁長(zhǎng)10m左右時(shí)，每天可以施工約38根，總樁長(zhǎng)約380m；若樁在20m左右時(shí)，每天施工約32根，總樁長(zhǎng)約650m。

4 結(jié)語

本文結(jié)合皖北某高速公路水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理工程實(shí)踐，詳細(xì)闡述了水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理原地面處理、測(cè)量放樣、鉆機(jī)就位、鉆孔或沉管、泵壓灌注混合料或投料拔管、成樁檢測(cè)及驗(yàn)收等施工工藝，并測(cè)算出水泥粉煤灰碎石樁軟土路基處理的主要材料消耗和施工效率，為同行業(yè)進(jìn)行水泥粉煤灰碎石樁軟土地基處理提供參考。