素混凝土樁在高速公路軟基深層處治中的應(yīng)用

吳和清 羅志雄 楊鴻 李建新 趙天平 胡建全 張?zhí)鞓s

摘 ? ?要：由于道路是為柔性基礎(chǔ)，素混凝土樁具備剛性樁的特點(diǎn)及性狀，素混凝土樁在實(shí)際路基軟基深層處治中更為經(jīng)濟(jì)、高效。同時(shí)結(jié)合大戛高速新平西互通A匝道高填方軟基深層處治工程實(shí)例，介紹了軟基中復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工參數(shù)、施工方法以及施工控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高速公路;軟基處治;素混凝土樁;復(fù)合地基

1 ?概述

素混凝土樁與水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）同屬于低強(qiáng)度樁范疇，是針對(duì)碎石樁承載特性的不足，加以改進(jìn)而發(fā)展形成起來的。

同其他復(fù)合地基加固樁相比較而言，素混凝土樁具有樁身材料取材方便、較碎石樁樁身整體性較好及剛度大、較鋼筋混凝土樁更為經(jīng)濟(jì)、較水泥土樁樁身強(qiáng)度及剛度大、較CFG樁樁體配比進(jìn)度高且易控制等特點(diǎn)。同時(shí)由于其具有剛性樁的某些特性，在荷載作用下，素混凝土不會(huì)壓脹變形，樁承受的荷載可通過樁周側(cè)摩阻力有效傳至深層地基中，因此素混凝土樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大，地基變形小的特點(diǎn)。此法在用于處治高速公路軟基中，能更好的解決基底承載力不足、路基不均勻沉降等問題。

2 ?工程概況

AK1+420～AK1+550段填方為大戛高速新平西互通A匝道的一段高填方區(qū)間，2018年4月份填方坡腳明顯隆起，發(fā)生垮塌。經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、勘查單位等參建單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，需對(duì)該滑坡進(jìn)行處置。補(bǔ)充完善相關(guān)位置地勘資料，明確基底軟弱層的范圍，深度，厚度以及相關(guān)參數(shù)。

AK1+420～AK1+550變形體屬構(gòu)造侵蝕中山地貌，原始地形為緩坡與農(nóng)田及耕地交界，自然坡度約34°，高程介于1523～1552m之間，相對(duì)高差29m。原坡頂部有一機(jī)耕路蜿蜒而過，中前部主要為農(nóng)田及耕地。變形體長(zhǎng)沿公路前進(jìn)方向縱向長(zhǎng)約130m，橫向?qū)捈s70m，高差約18m。變形體上緣邊界距離A匝道中線約14m，平面位置位于A匝道高填路基段AK1+420～AK1+550第三級(jí)填方邊坡內(nèi)。經(jīng)鉆探測(cè)算塌方約6萬立方米，屬于淺層小型變形。變形模式是推移式，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)育特征有坡腳起拱開裂、路堤邊坡向東平移。

3 ?原因分析

變形體范圍原始地形為構(gòu)造侵蝕中山坡地地形，微地貌為緩坡坡腳與耕地農(nóng)田交界。變形土體由填土、粉質(zhì)粘土及泥炭質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)較松散，易受降雨及地表水入滲運(yùn)移的影響;填土與粉質(zhì)粘土及泥炭土的透水性差異較大，為相對(duì)隔水層。暴雨及久雨條件下，地表水沿填土體下滲，接觸面被軟化，形成軟弱夾層，上層土體亦沿此層蠕滑。

4 ?處理措施

清除滑動(dòng)土方+素混凝土樁加固

4.1 ?處治措施

清除已經(jīng)發(fā)生滑動(dòng)的填方路基，在原地面上實(shí)施素混凝土樁。清除的土體可堆放至坡腳處作為反壓護(hù)道，高度2m。

素混凝土樁采用C20素混凝土成樁，宜采用振動(dòng)沉管灌注法成樁，振動(dòng)沉管灌注混合料時(shí)粗集料最大粒徑不宜大于50mm。可摻入砂、石屑等細(xì)集料改善級(jí)配。水泥采用42.5R及以上礦渣硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

素混凝土樁樁徑0.4m，按正三角形布置，樁間距1.5m。樁體同配比室內(nèi)試塊28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于20MPa，單樁承載力不小于200kN;單位復(fù)合地基承載力不小于130 kPa，140kPa，160kPa，180kPa，200kPa（對(duì)應(yīng)于路基填高6m以下、6～7m、7～8m、8m～9m、9m～10m），樁長(zhǎng)為15m（或進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層）。樁基實(shí)施完畢，在路基填筑過程中，仍需按照排水固結(jié)的工藝控制填筑速度和進(jìn)行預(yù)壓。

樁頂設(shè)置35cm砂礫墊層+30cm碎石墊層，碎石采用級(jí)配碎石，直徑不得大于5cm。碎石墊層頂部和底部各鋪設(shè)一層雙向土工格柵。

4.2 ?穩(wěn)定性分析：

通過對(duì)該軟土進(jìn)行穩(wěn)定性分析，滑面下部應(yīng)為粉質(zhì)黏土及泥炭土，下伏侏羅系上統(tǒng)妥甸組（J3t）泥巖，上部為土層，整體滑動(dòng)面為圓弧滑動(dòng)。

對(duì)填方進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及軟土地基沉降驗(yàn)算，計(jì)算所得邊坡安全系數(shù)為1.333，地基承載力滿足要求，工后地基總沉降為0.251m。

5 ?素混凝土樁施工

5.1 ?施工設(shè)備

根據(jù)重錘輕打的原則，結(jié)合樁的直徑、長(zhǎng)度以及地質(zhì)條件和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，采用DZJ-75型振動(dòng)沉管機(jī)，主要組成部件有樁架框架、卷揚(yáng)機(jī)、振動(dòng)錘、樁管、底盤等。

5.2 ?施工工藝

場(chǎng)地平整→定位放線→埋設(shè)鋼筋砼預(yù)制樁頭→樁機(jī)就位→振動(dòng)沉管→灌注砼→拔管→超灌成樁。

5.3 ?施工注意事項(xiàng)

5.3.1 ?施工順序

施工前應(yīng)對(duì)原地表進(jìn)行清表處理、整平場(chǎng)地，大面積施工前必須進(jìn)行試樁，試樁數(shù)量不小于5根。進(jìn)行素混凝土樁施工，樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不少于0.5m。施工中相鄰兩樁的間隔時(shí)間必須超過混合料的初凝時(shí)間，以免影響混合料強(qiáng)度，或采用隔幾個(gè)樁位跳打澆筑。

5.3.2 ?沉管

樁機(jī)就位須平整、穩(wěn)固、調(diào)整與地面垂直度，確保垂直度偏差不大于1%。樁機(jī)就位后，開動(dòng)振動(dòng)錘，同時(shí)放松相應(yīng)的滑輪組，使樁管逐漸下沉，同時(shí)通過加壓鋼絲繩對(duì)鋼管加壓，當(dāng)樁管下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，便停止振動(dòng)器的振動(dòng)。

5.3.3 ?澆筑

開動(dòng)振動(dòng)器和卷揚(yáng)機(jī)，一面振動(dòng)一面拔管，在拔管過程中邊振動(dòng)、邊繼續(xù)向樁管內(nèi)灌注砼。拔管速率控制必須與澆筑量相匹配，一般控制在0.6m/min～0.8m/min，拔管速度要均勻，保證鉆頭始終埋在樁混凝土液面以下，以避免進(jìn)水、夾泥等質(zhì)量缺陷的發(fā)生。成樁過程宜連續(xù)進(jìn)行（避免混凝土供料不足、停機(jī)待料現(xiàn)象），直至樁體混凝土高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm。成樁過程中必須保證排氣閥正常工作，防止成樁過程中發(fā)生堵管。

灌注量的控制，以有效樁頂標(biāo)高加0.5m保護(hù)樁長(zhǎng)為準(zhǔn)，即確保設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高內(nèi)無浮漿。在混凝土灌注過程中，應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地填寫灌注記錄。

5.3.4 ?施工檢測(cè)要點(diǎn)

樁位允許偏差：±50mm、樁身傾斜不大于1%、樁體有效直徑及長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)值。

素混凝土樁的樁身混凝土塌落度為80mm～100mm。遇孤石無法成樁時(shí)，原樁位需灌滿砼，補(bǔ)樁最大允許偏移450mm。

混凝土停灌面應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂高程0.5m，樁頭開挖時(shí)，應(yīng)采取有效措施避免樁身折斷。

6 ?結(jié)束語

從大戛高速新平西互通A匝道AK1+420～AK1+550高填方滑坡變形體處治結(jié)果來看，該處治方法是成功的，具有施工可操作性及方案合理性。有效提高了安全系數(shù)，很大程度上減少了工后沉降，保證了工程質(zhì)量。本工程實(shí)踐說明，素混凝土樁對(duì)于一般粘性土、淤泥或淤泥質(zhì)土、砂土及人工填土等土質(zhì)的深層軟基處治有較好的效果，有其推廣應(yīng)用的價(jià)值，對(duì)同類型深層軟基處治有參考借鑒的作用。

參考文獻(xiàn)：

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