無砂混凝土小樁在一軟基處理中的施工控制

王鵬煒

1 概述

湖北省孝襄高速公路第四合同段府河特大橋東岸K99+019～K99+125.2段,路基填土厚度為5.3 m～9.5 m。根據湖北省武漢地質工程勘察院工程地質報告顯示:地表以下約10.7 m處為軟土地基,為確保路基穩定,必須對該段地基進行有效處理。

軟基處理質量的好壞是高速公路建設質量的重要指標,處理不妥就會失穩或存在工后沉降,將導致路面凹凸不平,影響車速和行車安全,造成經濟損失和不良的社會影響,故軟基的處理得到業主及施工單位的高度重視。在經過改橋、粉噴樁及無砂混凝土小樁三種處理方案的技術比較和經濟比較后,決定采用投石混凝土無砂小樁處理方案進行該段施工。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

該地段處于一條老河道上,地勢起伏較大。

2.2 地層巖質特征

該場地地層共計六系,自上而下分別為暗紅色填土層、黃褐色粉砂土、深灰色淤泥質亞砂土、深灰色淤泥質粉細砂、灰褐色粉細砂、灰褐色圓礫。

①暗紅色人工填土,濕,中密,地基承載力為120 kPa,層厚0.8 m。②黃褐色粉砂土,濕,松散,呈層狀分布,地基承載力為80 kPa,層厚4.5 m。③深灰色淤泥質亞砂土,飽和,微塑,地基承載力為70 kPa,層厚3.0m。④深灰色淤泥質粉細砂,飽和,松散,地基承載力為70 kPa,層厚1.2 m。⑤灰褐色粉細砂,飽和,稍松,地基承載力為100 kPa,層厚 1.2 m。⑥灰褐色圓礫,飽和,稍松,地基承載力為200 kPa,未揭穿。

3 無砂混凝土小樁的施工原理及施工工藝

3.1 施工原理

無砂混凝土小樁采用長臂螺旋鉆機,將鉆桿鉆至設計深度的土層后,立即安置注漿管,投放碎石。用高壓泵機將按照配合比制作的水泥漿通過注漿管向孔內連續投放的石料噴射。噴入樁內的水泥漿通過一系列的化學反應,在地層中與料石一同形成強度、剛度較大的樁體,同時也使樁周圍的土體性質得到改善,通過樁體與樁間的土形成復合地基共同承擔荷載。

3.2 無砂混凝土小樁的控制參數

1)樁徑:400mm;2)樁長:L≥9.0m;3)樁距:2.0m×2.0m等邊三角形布置;4)水灰比:0.8,碎石為0.5cm～1.0cm干凈瓜米;5)水泥摻入量:60 kg/m;6)樁深強度:90 d無側限抗壓強度不低于2000 kPa,復合地基承載力:280 kPa;7)注漿管:壁厚1.5mm,φ 25 m鋼管。

3.3 無砂混凝土小樁施工工藝流程

定樁位→鉆機就位→成孔→速置注漿管→投石料→第一次注漿→(間隔8 min～10min)第二次注漿。

4 施工工藝

4.1 試樁

1)無砂混凝土小樁適用于處理粉砂土、淤泥質亞砂土、粉細砂土且地基承載力不大于100 kPa的深層復合地基。2)無砂混凝土小樁是通過注漿管將水泥與碎石強制拌和,水泥漿的攪拌次數越長,泵送時間越久,樁體質量越高。但攪拌次數、泵送時間越多,施工時間也越長,工效也就越低。通過試樁來尋求最佳的攪拌時間;確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、泥漿泵流量、鉆機鉆速,確保小樁的加固效果;確定軟土層承載力提高的情況、加固后的沉降情況及各土層內每延米樁水泥的準確用量;在成孔過程中軟弱土層是否有頸縮現象,確定最佳的成孔方式,以指導下一步小樁的大規模施工。3)試樁根數不少于5根,且必須待試樁成功后方可進行大規模施工。

4.2 施工準備

1)在施工設備進場前施工場地內做到“三通一平”,保證設備進場后能正常施工。2)無砂混凝土小樁采用32.5R普通硅酸鹽袋裝水泥,施工中加強對水泥采購、貯存及使用的統一管理,建立臺賬,并統一入庫貯存。對超過3個月的變質水泥嚴禁使用。水泥在使用前,將水泥的樣品送中心實驗室試驗,并定期進行抽檢。3)施工機械在開工前完成所有的性能檢查,具備施工過程中的良好性能,經檢測合格后方可開鉆。4)按照有關的設計文件要求建立沉降測量系統,以監測軟基在處理完成后填土過程中的沉降和穩定。

4.3 施工控制

1)由項目部指派專人對無砂混凝土小樁施工全過程旁站監督,并將現場技術員、現場技術負責人、現場施工負責人、鉆機機長、樁長、樁距等內容制成標識牌,確保人員到位,責任到人。2)樁位位置確定后,開始安裝鉆機。鉆機就位后必須保證平穩、牢固,確保在施工中不發生傾斜移動。在調整鉆桿垂直度時,在主機塔架上懸掛一垂球,通過控制垂球與機泵上、下、左、右的距離來調整垂直度。3)成孔后,應立即置放注漿管且應放置于樁中心位置,再投放石料,以使其在壓漿過程中的噴漿均勻,確保樁體質量。注漿管在施工前應完成焊接,做到隨用隨取。4)水泥漿拌制時,攪拌時間不得小于3 min。在連續制作時,應控制好水泥和水的摻加量,按水灰比同步進行,制作好的水泥漿不得離析,泵送必須連續。5)對每根制成的樁體質量檢查的重點是水泥用量、水泥漿拌制時間、泵送過程中有無斷漿現象、泵送壓力是否達到要求。6)為保證每延米樁的水泥摻入量以及水泥漿用量達到設計要求,攪拌機應配備電腦記錄儀,同時配備水泥漿比重測定儀,以備監理工程師抽查檢驗。7)施工時嚴格按照邊成孔邊注漿的成樁方式進行,嚴禁先批量成孔后注漿的施工方式。8)無砂混凝土小樁采用二次注漿成樁的工藝進行,第一次注漿泵壓控制在0.4MPa～1.0mPa之間,在間隔8 min～10min后,再進行第二次注漿。此時泵壓控制在2MPa～3MPa之間,當樁頂有水泥漿徐徐冒出時,表明水泥漿已注滿,可進行下一道工序。9)施工中應嚴格控制注漿和停漿時間。每根樁開始注漿后應連續作業,不得中途斷漿,以確保注漿的連續性。10)在注漿過程中如遇停電、機械故障等突發事件,應立即采用發電機和備用設備,并及時記錄中斷時間,在12 h內采取補噴措施,并填報于施工記錄內。11)現場施工人員認真填寫施工原始記錄。

5 樁質量檢驗

5.1 樁身輕便觸探檢驗

檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探法中附帶的勺鉆,在樁中心鉆孔,觀察水泥漿的飽滿度和固結情況。

5.2 鉆芯檢驗情況(樁身齡期28 d～60 d)

外觀質量良好,樁體圓勻,無頸縮和回陷,噴漿均勻,固結體無松散。

5.3 樁體靜載荷試驗

1)本試驗采用成樁7 d后復合地基及單樁靜荷載試驗。由主梁、副梁(均為不同型號的工字鋼)及跳板搭成反力堆載平臺,平臺上均勻堆放砂袋,構成加載反力系統(如圖1所示)。整個試驗過程嚴格按照國家JGJ 79-2002建筑地基處理規范附錄A之規定執行。2)成樁28 d后監理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力,抽查的樁數不宜少于點樁數的0.2%,不得少于 3根。試驗用最大荷載量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。

5.4 外觀鑒定

1)外觀質量良好,樁體圓勻,無頸縮和回陷。2)噴漿均勻,固結體無松散。3)群樁樁頂整齊,間距均勻。

5.5 實測項目

無砂混凝土小樁質量實測項目見表1。

表1 無砂混凝土小樁質量實測項目

6 結語

高速公路的軟基處理屬于隱蔽工程,其一旦被路基填土覆蓋便形成隱患不好檢查;軟基處理的好壞將直接影響到路基的使用壽命。因此,抓好施工過程控制和施工過程管理尤為重要。

[1]JGJ 79-2002,建筑地基處理規范[S].

[2]JTJ 017-96,公路軟土地基路堤設計與施工技術規范[S].

[3]無砂混凝土小樁后處理技術在軟土地基的應用[J].路基工程,2006(6):20-22.

[4]白建勇,王朝紅.淺談軟弱地基處理[J].山西建筑,2008,34(36):118-119.