溫沙高速Ｂ６合同段橋梁臺(tái)背路基處理

摘要：本文通過(guò)溫沙高速B6合同段橋梁臺(tái)背路基處理施工，闡述了橋梁臺(tái)背處理的施工方法。

關(guān)鍵詞：橋梁；臺(tái)背；路基處理

前言

溫沙高速B6合同段為國(guó)道主干線京福高速江西境內(nèi)的一部分，全長(zhǎng)10.5公里，其中大橋216/1米座，中橋314.82/7米/座，分離立交6道。該段為丘陵區(qū)，地勢(shì)高，地形起伏大，山間剝蝕嚴(yán)重，山間沖溝發(fā)育切割深，盆地相間，標(biāo)高100~200米間，各橋臺(tái)背填土高度均在8m左右。為防止臺(tái)背路基產(chǎn)生不均勻的、大的沉降，減少橋頭跳車，保證橋梁的安全與正常使用，設(shè)計(jì)中對(duì)全段橋梁臺(tái)背路基采取振動(dòng)沉管擠密碎石樁處理。

1 振動(dòng)沉管擠密碎石樁的作用機(jī)理

振動(dòng)沉管擠密碎石樁是利用振動(dòng)與擠密使路基土密實(shí)，同時(shí)在振動(dòng)與擠密過(guò)程中回填碎石填料，形成的擠密樁與樁間土組成物理力學(xué)性質(zhì)各異的“復(fù)合地基”。由于樁的壓縮模量大于樁間土的壓縮模量，則荷載將向樁上集中，于是作用于樁間土上的荷載就相應(yīng)降低了，從而使復(fù)合路基承載力較原橋背路基承載力高，壓縮性較原回填臺(tái)背土低，同時(shí)在沉樁過(guò)程中樁管對(duì)周圍土產(chǎn)生橫向擠壓力，使其周圍土層孔隙比減少，密實(shí)度增加；通過(guò)在樁孔內(nèi)填充碎石，則在路基中形成滲透性能良好的豎向排水降壓通道，防止產(chǎn)生液化，加強(qiáng)了路基排水固結(jié)，使沉降穩(wěn)定加快；通過(guò)壓孔沉樁的振動(dòng)，使填料和路基在擠密的同時(shí)獲得較強(qiáng)烈的預(yù)震，從而增加了路基的抗液化能力。

2 振動(dòng)沉管擠密碎石樁相關(guān)參數(shù)

2.1 樁身材料的選擇

樁孔內(nèi)材料選用優(yōu)質(zhì)于凈的，粒徑范圍在20mm~40mm之間的碎石，優(yōu)質(zhì)的生石灰塊及粗砂。

單樁需要的總填料量由以下公式計(jì)算：

V＝μVPL

μ——擠密系數(shù)（本段施工中確定為1.1~1.2）

VP——每米樁所需料量

L——樁長(zhǎng)

2.2樁徑和樁長(zhǎng)：樁身直徑50cm，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)樁長(zhǎng)8m。

3振動(dòng)沉管樁布置型式

溫沙高速B6段振動(dòng)沉管擠密碎石樁施工圖設(shè)計(jì)樁間距S＝1m，即橫路方向排距為1m，順路方向排距為1m，樁呈正方形布置，樁身直徑d=0.5m，平均樁長(zhǎng)8m，置換率m＝d2/de2＝d2/(1.13S)2＝0.52/(1.13×1)2＝0.196，路基處理范圍為橋臺(tái)后9m。

m——面積置換率；

d——碎石樁直徑（m）；

de——等效影響圖的直徑（m），按正方形布置時(shí)de＝1.13S；

S——樁間距。

4振動(dòng)沉管擠密碎石樁的施工

4.1施工準(zhǔn)備

4.1.1根據(jù)實(shí)際編制實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，編制中力求考慮周到，便于操作。并上報(bào)監(jiān)理工程師批復(fù)。

4.1.2清理障礙物，平整臺(tái)背填土后的場(chǎng)地。

4.1.3根據(jù)設(shè)計(jì)要求，布設(shè)樁位，樁間距及安排樁的分布形式，在填土完成后的臺(tái)背路基上用明顯的標(biāo)志（如生石灰）將樁身位置標(biāo)示出來(lái)，然后進(jìn)行樁間距、樁位布置型式、成樁機(jī)機(jī)身標(biāo)示尺寸等的詳細(xì)檢查，使其符合現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

4.1.4填料配合比，采用料徑20mm~40mm碎石∶粗砂∶生石灰塊＝5∶3∶2。

4.1.5施工設(shè)備，采用1臺(tái)DZ－60型走管式沉管振動(dòng)打樁機(jī)作業(yè)，打樁機(jī)設(shè)備由樁架，提升卷?yè)P(yáng)機(jī)、導(dǎo)管、沖擊錘和料斗等組成。樁管為壁厚14mm的φ500mm無(wú)縫鋼管，沖擊錘重4.7T，打樁機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為55kw，5T卷?yè)P(yáng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為22kw，同時(shí)配1臺(tái)120kw的發(fā)電機(jī)。管端設(shè)尖活瓣管頭，樁管頂部設(shè)投料口。樁管與活瓣管頭的連接由4個(gè)位于樁管處端的活頁(yè)固定。

4.2沉管碎石樁的施工順序

為減小樁在施工過(guò)程中對(duì)路基的擾動(dòng)，提高待處理路基段的土體密實(shí)度，成孔順序采用：先外排后內(nèi)排由路基邊線位置向路中線施工，同排間隔1孔跳打的方式施工。

4.3施工工藝

4.3.1樁機(jī)就位后，校正樁管垂直度應(yīng)使其小于1.5%，校正樁管長(zhǎng)度及投料位置使之符合設(shè)計(jì)，樁尖活瓣并攏在一起，樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位中心。為在樁管提升過(guò)程中尖活瓣能順利打開(kāi)，可在樁機(jī)就位前，先在樁位處鋪一層25cm厚的碎石，使得樁管下落過(guò)程中管斗內(nèi)存滿碎石。

4.3.2沉管打入路基3m左右時(shí)，開(kāi)始第一次投料，早投料可防止提升樁管時(shí)的下料困難。

4.3.3沉管打入設(shè)計(jì)深度后，稍提升樁管使樁尖打開(kāi)，停止振動(dòng)，進(jìn)行第二次投料，直至一根樁的設(shè)計(jì)碎石用量投完為止。隨后啟振拔管，拔管前留振1min，以后邊振邊拔，速度控制在2m/min，拔管速度要均勻。

4.3.4提升樁管高出地面，孔口加壓至前機(jī)架抬起，完成一根樁施工。

4.3.5移動(dòng)樁架到另一孔位，重復(fù)以上作業(yè)。

5施工注意事項(xiàng)

5.1沉樁時(shí)要經(jīng)常校正樁管豎直度，防止引起樁的傾斜。

5.2斷樁是施工中常見(jiàn)病害，造成原因有塌孔、卡管、活頁(yè)打不開(kāi)等。因此，要嚴(yán)格按技術(shù)參數(shù)及沉樁步驟控制拔管高度和拔管速度，保證樁身的連續(xù)性。

5.3嚴(yán)格控制沉管時(shí)間、灌料量、提升速度、提升高度、成樁時(shí)間和樁位偏差。

5.4如實(shí)際的灌料理未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)在原位考慮復(fù)打一次，并灌料，或在其旁邊補(bǔ)充一根，以保證樁體復(fù)合路基承載力不會(huì)受影響。

5.5擠密樁的平面位置和垂直度均要符合設(shè)計(jì)要求的允許值。

5.6要保證管體起重機(jī)的平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面的垂直，且偏差不應(yīng)大于1.5%，成孔中心與設(shè)計(jì)樁心偏差不大于50mm，樁徑偏差控制在－20mm內(nèi)，樁長(zhǎng)偏差不大于100mm。

5.7有些沉管擠密碎石樁完工后，樁頂?shù)穆坊∑穑霈F(xiàn)裂縫，這是擠密樁一部分膨脹力向上釋放的結(jié)果，實(shí)際上等于削弱了擠密樁的擠密作用。為避免這種能量消耗，一般可在樁頂下300mm用3∶7灰土夯實(shí)回填密實(shí)封頂，可解決這一問(wèn)題。

5.8有條件的情況下，應(yīng)盡早在樁體完工檢測(cè)合格后進(jìn)行橋頭搭板的路面施工，更好的防止擠密樁的能量消耗及地表水進(jìn)入樁體。

6振動(dòng)沉管碎石擠密樁的檢測(cè)

振動(dòng)沉管碎石擠密樁試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目有2項(xiàng)：一是重Ⅱ型動(dòng)力觸探；二是復(fù)合路基承載力。

6.1重Ⅱ型動(dòng)力觸探

重Ⅱ型動(dòng)力觸探試驗(yàn)用于檢測(cè)樁的密實(shí)性，即樁本身的質(zhì)量，檢測(cè)頻率為樁總數(shù)的5%。

6.2復(fù)合路基承載力

復(fù)合路基承載力采用荷載試驗(yàn)法間接的測(cè)定。考慮到測(cè)定荷載板面積較大，堆載多，為了經(jīng)濟(jì)，分別對(duì)單樁和樁間土進(jìn)行荷載板的荷載試驗(yàn)。單樁試驗(yàn)的壓板面積與樁橫截面積相同；樁間土荷載試驗(yàn)壓板直徑不宜大于0.8倍的樁徑。通過(guò)試驗(yàn)分別求得單樁的承載力標(biāo)準(zhǔn)值fpok和樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值fsok，根據(jù)fspok＝mfpok+（1-m）fsok

fspok——復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

fpok——樁體單位截面積承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

fsok——樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（可用處理前地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值代替）。

7檢測(cè)效果及結(jié)論

樁體施工結(jié)束14d后，經(jīng)靜荷載試驗(yàn)對(duì)單樁承載力和復(fù)合路基承載力進(jìn)行了檢測(cè)，其單樁承載力平均220kpa，復(fù)合路基承載力185kpa，均能滿足設(shè)計(jì)承載力180kpa的要求。

總之，振動(dòng)沉管碎石擠密樁在處理臺(tái)背填土碾壓死角，防止臺(tái)背出現(xiàn)較大的不均勻沉降等方面的路基施工是一項(xiàng)切實(shí)可行、效果良好的施工工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]馮忠居主編.陳祥寶主審.《基礎(chǔ)工程》

[2]黃生文編著.《公路工程地基處理手冊(cè)》.人民交通出版社.2005