市政道路工程軟土地基樁基施工技術(shù)

摘要：針對市政道路工程中軟土地基樁基施工技術(shù)，在工程實例基礎(chǔ)上，通過軟土地基處理和護(hù)壁開挖等施工前準(zhǔn)備，根據(jù)軟土地基的特性，設(shè)計樁基施工工藝流程，根據(jù)施工要求完成樁基施工。對施工過程中的成樁質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，分析施工應(yīng)用效果，監(jiān)測結(jié)果表明，觀測期間內(nèi)的樁基最大沉降量為16.36mm，符合施工預(yù)期要求，證明了設(shè)計的樁基施工技術(shù)的可行性。

關(guān)鍵詞：市政；道路工程；軟土地基；樁基施工

0" "引言

軟土地基是在進(jìn)行道路工程建設(shè)中極其復(fù)雜的一項工程項目。軟土地基具有土性壓縮性極小、土層孔隙比較大及含水量較高的特點，部分施工材料與施工技術(shù)均不適合軟土地基的樁基施工中，同時在施工前的地基處理環(huán)節(jié)，包含著諸多不可預(yù)測的不利因素，一旦處理方法不當(dāng)，極有可能產(chǎn)生安全事故[1]。

為解決軟土地基在開挖及后續(xù)施工中的各類危害，本文針對軟土地基性地質(zhì)條件下的市政道路工程中的樁基施工技術(shù)進(jìn)行分析與研究，基于實際工程概況與軟土地基的土質(zhì)特性，充分做好施工前準(zhǔn)備，并制定完善的樁基施工工藝流程，達(dá)到提升地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制樁基沉降的目的。

1" "工程概況

1.1" " 工程基本情況

某市某一農(nóng)業(yè)路快速通道工程，位于該市三環(huán)內(nèi)，建設(shè)范圍在XSHK2+158.35～XSHK3+296.81之間。該工程的起始樁號分別為K1+52.13和K2+54.36，建設(shè)的主要內(nèi)容為地面道路施工。根據(jù)施工要求，工程設(shè)計在施工范圍內(nèi)使用內(nèi)基1356根，埋入墩柱456個，地基承臺153個，一次橋臺56個，二次橋臺65個，采用雙聯(lián)混凝土53聯(lián)，單聯(lián)鋼箱10聯(lián)，預(yù)制小箱梁75片。工程主體結(jié)構(gòu)使用混凝土約為36.53萬m3，鋼筋5043萬t，鋼箱量8543t。

1.2" " 地質(zhì)基本情況

參照施工場地的現(xiàn)場勘察報告以及原位鑒定結(jié)果，將研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)類型及分布進(jìn)行整合與分析，對主要地層分布進(jìn)行闡述，具體如下。

人工填土：土質(zhì)較為松散，含水量較低，整體呈飽和狀態(tài)，具有可塑性。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：飽和，流塑。圓礫：外表飽和，局部不飽和，稍密-中密狀，局部摻雜大量粗砂粒，土質(zhì)較輕，外表表現(xiàn)為棕褐色。黏土：濕，軟塑狀，局部呈流塑狀。泥炭質(zhì)土：濕度較高，比較密實，內(nèi)含少量植物根部以及灰褐色的巖體碎塊，孔隙間的填充物主要為細(xì)沙和黏粒。

擬建場地存在深厚軟土，地基孔隙較多，且孔隙系數(shù)較大，其間摻雜著未分解完全的植物碎塊，使得孔隙內(nèi)的積水排出困難。地層大約含有63%的黏粒，對于本工程來說，若軟土地基中的黏粒含量過高，將會導(dǎo)致地層的二次結(jié)合水量多于自然水量，使得結(jié)合水的固體性質(zhì)對自然水產(chǎn)生較大程度的粘滯阻力，從而減弱土層的滲透能力[2]。地基孔隙內(nèi)的水分難以排出，土層中的含水量會逐漸升高，使得地基的抗剪強(qiáng)度降低，不僅加大了軟土地基的處理難度，同時也會延誤施工進(jìn)度。

考慮到軟土地基的特殊性，為保證工程的順利施工以及工程的整體質(zhì)量，基于實際施工情況，根據(jù)建設(shè)場地的工程概況，設(shè)計合理的軟土地基樁基施工工藝，以提高整個地基和樁基的承載力，加快工程施工進(jìn)度。

2" "施工準(zhǔn)備

大量工程實例表明，工程整體的穩(wěn)定性主要取決于建設(shè)中地基的穩(wěn)定性，因此，在正式開始樁基施工前，需要合理處理地基和設(shè)計護(hù)壁的開挖方案，為后續(xù)樁基施工打下堅實的基礎(chǔ)。

2.1" " 軟土地基處理

由于本工程中的地基含水量與滲透率較高，且伴隨著高水位的地下水。為保證地基處理效果，待地下水位下降后，在施工段樁周采用“鋼筋混凝土+漿砌片石”雙層護(hù)壁進(jìn)行處理。具體措施為：采取人工下孔砌筑孔洞的方法，孔洞護(hù)壁外側(cè)采用60cm厚漿砌片石，護(hù)壁內(nèi)側(cè)采用50cm厚的C20混凝土，并在其周圍設(shè)置10片雙層鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20cm×20cm，同時利于換填處理將變形的路基進(jìn)行物質(zhì)替換，裝填碎石、灰土等強(qiáng)度較高的物質(zhì)，從而提高地基承載力，為后續(xù)施工提供較好的持力層結(jié)構(gòu)。

2.2" " 護(hù)壁開挖設(shè)計

基于軟土地基的地質(zhì)條件，考慮工程對樁基深度的要求，在護(hù)壁開挖施工中，工程采用分段臺階式的方式進(jìn)行施工。在地基地質(zhì)條件較好的地段，將開挖距離設(shè)為2m一段，在地質(zhì)較差路段為0.5m一段[3]。

需要注意的是，在護(hù)壁開挖時，不必對孔壁進(jìn)行機(jī)器拋光處理，只需要利于人工處理方法，保證孔壁表面的平整度即可，設(shè)置護(hù)壁的開挖深度不低于10cm。當(dāng)遇到堅硬巖石時，采用弱爆破方式，去除巖體，并繼續(xù)挖掘施工。

3" "施工流程

根據(jù)工程概況，對軟土地基進(jìn)行特性分析。在樁基施工中，最終選定跳樁法作為施工工藝。施工中主要采取DTR3205H型液壓全套全回管鉆機(jī)并配合旋挖鉆機(jī)鉆孔，以減小對軟土地基土層的擾動影響，確保對工程項目的保護(hù)。液壓全套管鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

施工的流程主要為：利用上述液壓鉆機(jī)在軟土地基上邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進(jìn)，同時使用長鉆桿取土。當(dāng)鉆孔深度超過6cm后，在鋼護(hù)筒周圍采用泥漿灌入成孔，直至樁基進(jìn)入土層持力層；成孔后立即置入鋼筋籠，并進(jìn)行清孔操作，最后灌注水下泥漿成樁[4]。

3.1" " 測量精放樣

在確定場地平整和完成測量粗放樣后，將施工鉆機(jī)移位到工作臺處，在移動過程中，以樁基的中心點為坐標(biāo)系原點，使用移動小車移動鉆機(jī)，再用枕木把鉆機(jī)墊平、穩(wěn)固。

鉆機(jī)基本就位后，根據(jù)已經(jīng)校驗精度的測量控制網(wǎng)精準(zhǔn)地放樣出樁基的初始位置，之后利用人工方式復(fù)驗樁基位置，檢查是否符合預(yù)期要求。同時，在距離樁位10～20cm范圍內(nèi)，利用若干小鐵釘圍出引出樁孔范圍。在放樣過程中采用鋼管對樁基位置進(jìn)行固定和保護(hù)，便于之后鉆孔施工中隨時校驗孔位。

3.2" " 加長鋼護(hù)筒打設(shè)

鋼護(hù)筒應(yīng)埋入軟土地基中，并利用鋼絲來維持其穩(wěn)定性，為保證鋼護(hù)筒能夠準(zhǔn)確地打設(shè)到預(yù)設(shè)位置，在打設(shè)過程中，選用ZX450H型液壓式自動打樁機(jī)實現(xiàn)鋼護(hù)筒打設(shè)。該打樁機(jī)的最大臂長為20m，最大打入深度可達(dá)10m。

鋼護(hù)筒主要起加固樁基的作用，若想取得最佳的加固效果，施工中的鋼護(hù)筒的強(qiáng)度與剛度需達(dá)到一定要求[5]。本工程中，選用5cm厚的鋼板材料制作加長鋼護(hù)筒。根據(jù)場地軟土地基的地質(zhì)條件，鋼護(hù)筒只有在深入地基5m左右時，方可達(dá)到最大值，因此分別選用鋼護(hù)筒的長度為10m，15m和20m，并外加三節(jié)5m長的護(hù)筒，便于根據(jù)施工需求適時調(diào)整鋼護(hù)筒長度。

打設(shè)鋼護(hù)筒時，利用精度較高的量測儀器，隨時檢測鋼護(hù)筒在打設(shè)全程中是否始終處于垂直狀態(tài)。同時，配合振動錘，防止鋼護(hù)筒打設(shè)期間受阻情況發(fā)生。通常設(shè)定振動錘的激振力為1000～2000kN，空載振幅在10～20mm范圍之間。按照以上準(zhǔn)備，可保證鋼護(hù)筒打設(shè)到位。

3.3" " 鋼筋籠吊裝

在鋼護(hù)筒打設(shè)完畢后，采用50t履帶起重機(jī)吊裝鋼筋籠。為保證鋼筋籠在吊起時能夠均勻受力，避免因自重過重而出現(xiàn)變形現(xiàn)象，采用吊點吊裝的方式。確保鋼筋籠的下放中心點與孔位中心點重合，并緩慢放到樁孔中，之后使用水準(zhǔn)儀測量鋼護(hù)筒的頂端與孔位的距離，保證頂高程符合設(shè)計要求。

在鋼筋籠外圍焊接兩層鋼筋頭，且每層至少焊接15個鋼筋頭，確保鋼筋籠的保護(hù)層達(dá)到一定厚度[6]。同時保證樁長均超過6.5m，樁基上方的鋼筋籠長度不超過頂高程的1/3。

3.4" " 樁基成孔

將DTR3205H型液壓全套全回管鉆機(jī)壓入套管2～4cm，當(dāng)鉆機(jī)的第一節(jié)套管鉆進(jìn)地基的1/4后，立即安裝下一節(jié)套管同時利用旋轉(zhuǎn)鉆桿進(jìn)行取土，取土深度不低于1.5m。取土過程需與下壓套管同步，并保證套管的底口要超前取土面20～25cm。

當(dāng)?shù)诙?jié)套管進(jìn)入到地基的1/2后，利用旋挖鉆機(jī)在取土位置進(jìn)行護(hù)壁成孔，直至孔深達(dá)到樁基持力層[7]。成孔過程中，要嚴(yán)格控制鉆頭的垂直度，做到隨挖隨測隨糾偏，必要時可采用碎石塊進(jìn)行拋石糾偏。

3.5" " 清孔

順利成孔后應(yīng)立即進(jìn)行清孔處理，以保證成孔質(zhì)量。利用活門式抽渣筒從孔口頂端到孔底對孔內(nèi)進(jìn)行反復(fù)掏渣，徹底清除井眼底部的泥沙和沉渣。當(dāng)抽渣筒鋼筋下垂后，表明孔內(nèi)的沉渣厚度超標(biāo)。重復(fù)上述掏渣操作，直到達(dá)到工程規(guī)范要求。

3.6" " 泥漿制備

工程中選用泥漿自動制作機(jī)械完成泥漿的制備。泥漿制作機(jī)械具有一定的循環(huán)運輸功能，可將泥漿儲蓄池中的原始泥漿，通過過濾網(wǎng)進(jìn)行過濾后，得到不含多余雜質(zhì)的泥漿。之后通過循環(huán)程序，再次回到泥漿儲蓄池進(jìn)行循環(huán)操作，以提高泥漿純度。泥漿制造機(jī)械的原始泥漿，需選取黏度與顆粒值均不超過30%的優(yōu)質(zhì)型黏土。

3.7" " 灌注水下泥漿液

灌注水下泥漿液是進(jìn)行樁基施工中的重要工序，配制好的泥漿要靜置不少于24h。將泥漿泵的前端放入樁孔中，啟動泥漿泵，開始灌漿。開灌之后要連續(xù)進(jìn)行灌注，不得有停頓操作，且每次灌注的時間間隔至少為30min，保證泥漿有足夠的初凝時間。

完成灌注的泥漿樁應(yīng)比實際設(shè)計的高度高出10～20cm左右，并將多余的部分進(jìn)行鑿除，以提高泥漿灌注的整體質(zhì)量。至此，完成在軟土性地質(zhì)條件下的樁基施工工藝。

4" "施工應(yīng)用效果分析

為驗證設(shè)計的施工技術(shù)的可行性，須對其施工效果進(jìn)行測試。本工程中的樁基成樁效果，通過樁基的沉降量變化來體現(xiàn)。監(jiān)測利用自動化監(jiān)測設(shè)備與人工檢查相結(jié)合的方式。對于受到軟土地基影響的樁基，沿其橫向每3m布設(shè)一個監(jiān)測點位。在樁基施工過程中，對樁基的成樁質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測頻率為1天一次，一次4h，連續(xù)監(jiān)測30d。

根據(jù)施工要求，在觀測期間內(nèi)，若樁基的最大沉降量在25mm以內(nèi)，則表明成樁質(zhì)量較好，符合施工預(yù)期。施工樁基的沉降量隨時間變化曲線如圖1所示。

由圖1可以看出，在為期30d的監(jiān)測時間中，樁基的沉降量雖然隨著時間不斷增大，但最大沉降量為16.36mm，滿足施工預(yù)期的最大沉降量在20mm以下的工程設(shè)計要求。證明將文中制定的樁基施工技術(shù)應(yīng)用于軟土地基工程建設(shè)中，成樁質(zhì)量較高，樁基能夠達(dá)到安全穩(wěn)定狀態(tài)，可提高工程的安全性。

5" "結(jié)語

市政道路工程中的樁基施工具有較多的不可控因素，在軟土地基等特殊地質(zhì)條件下時，則會進(jìn)一步增加施工的難度。因此，需要針對軟土地基特點，采取相應(yīng)的樁基施工方案，增強(qiáng)地基承載力，保證工程整體進(jìn)度和施工質(zhì)量。

本文針對軟土地基性地質(zhì)條件下的市政道路工程中的樁基施工技術(shù)進(jìn)行分析與研究，基于實際工程概況與軟土地基的土質(zhì)特性，充分做好施工前準(zhǔn)備，并制定完善的樁基施工工藝流程，達(dá)到提升地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制樁基沉降的目的。

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