振動(dòng)擠密沉管碎石樁在淺海高等級(jí)公路中的應(yīng)用

1 工程概況

唐山濱海大道是一條海上Ⅰ級(jí)公路，道路南側(cè)為渤海。其中海域路段長9.2 km。路基采用兩側(cè)吹填管袋圍堰，中間填堤心砂的形式。路基寬度49m，內(nèi)外側(cè)圍堰寬6m，堤心砂頂寬37m。吹填管袋圍堰砂作為永久工程成為海上高等級(jí)公路路基的主體。

海域路段主要為液化砂層及軟土，軟土為淤泥質(zhì)高液限粘土，埋藏深度3.5～17.5m，灰～深灰色，含腐殖質(zhì)及貝殼類碎片，呈軟塑～流塑狀，天然含水量較大，為高壓縮性土，地基土容許承載力低，穩(wěn)定性和適宜性較差。

地基的處理采用振動(dòng)擠密沉管碎石樁法。由于路基結(jié)構(gòu)的特殊性，先施打圍堰內(nèi)37m寬堤心砂范圍內(nèi)的碎石樁，然后再施打兩側(cè)圍堰范圍內(nèi)的碎石樁。

2 主要技術(shù)參數(shù)

2.1 碎石樁施打方法布置

振動(dòng)擠密沉管碎石樁樁徑50 cm，按等邊三角形布置，樁間距1.6m，排距1.38m。處理深度見表1。

表1 碎石處理深度 m

2.2 碎石要求

由于地基土較軟，碎石樁碎石填料采用未風(fēng)化、抗侵蝕的干凈碎石硬質(zhì)材料，要求碎石堅(jiān)硬，壓碎值＜32%，粒徑 19～63mm，含泥量≯5%，內(nèi)摩擦角≮38°，級(jí)配采用天然級(jí)配。

2.3 檢測(cè)指標(biāo)

一般路基基礎(chǔ)處理完畢，工后沉降＜30 cm。路基穩(wěn)定系數(shù)用快剪指標(biāo)計(jì)算時(shí)，穩(wěn)定安全系數(shù)要求≮1.1，采用有效固結(jié)應(yīng)力法用快剪和固結(jié)快剪指標(biāo)時(shí)，穩(wěn)定安全系數(shù)要求≮1.2，復(fù)合地基承載力＞200 kPa。

3 碎石樁施工工藝

碎石樁施工工藝流程見圖1。

圖1 碎石樁施工工藝流程

3.1 施工準(zhǔn)備

1）確定第一排起點(diǎn)樁位。圍堰打碎石樁的襟邊為1.6m，第一排碎石樁中心距外側(cè)設(shè)為1.6m，為第一排碎石樁中心起點(diǎn)里程。

2）測(cè)量、軸線放樣。測(cè)放出每排樁位控制點(diǎn)和每排樁里程并加以妥善保護(hù)，以便打樁時(shí)引測(cè)、控制、復(fù)核樁位。測(cè)放樁位、放線定位嚴(yán)格遵守GB 50026—2007《工程測(cè)量規(guī)范》中有關(guān)樁基施工的規(guī)定。復(fù)核場地軸線及控制點(diǎn)無誤后，采用全站儀和鋼卷尺，由專業(yè)測(cè)量人員測(cè)放樁位并做好標(biāo)記，埋設(shè)樁尖，要求放樣誤差≤2 cm。定位與打樁間隔不超過24 h，施工過程中，要尤其注意防止破壞標(biāo)識(shí)引起樁位不準(zhǔn)并隨時(shí)復(fù)核，對(duì)因擠土作用引起的樁位偏差，及時(shí)調(diào)整。

3）原材料試驗(yàn)。在原材料廠家選定后即進(jìn)行取樣試驗(yàn)，碎石進(jìn)場后再次按上述質(zhì)量檢驗(yàn)批次進(jìn)行抽檢，保證碎石壓碎值、含泥量等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4）堆料場布置。堆料場順路基縱向每隔500m用山皮石填筑堆料平臺(tái)，平臺(tái)寬50m。采用5 t翻斗車倒運(yùn)。

3.2 碎石樁試樁

在碎石樁工程開始的起點(diǎn)處選擇5～7根擬打設(shè)的碎石樁作為試樁，以確定成樁參數(shù)，作為正式施工時(shí)的控制指標(biāo)。試樁按正常樁施工，試樁位置一般為打樁流水起點(diǎn)的樁。

3.3 堤心碎石樁施工

1）場地平整。井點(diǎn)降水完畢后，對(duì)碎石樁施打區(qū)段用推土機(jī)進(jìn)行整平、碾壓，形成工作面。

2）放線定位。根據(jù)每根碎石樁的實(shí)際定位坐標(biāo)精確放樣，放樣中心點(diǎn)用小竹簽進(jìn)行標(biāo)識(shí)并在竹簽位置撒適量石灰粉，以便清晰地看到碎石樁施打位置。

3）樁管就位。由于軟弱地基影響，碎石樁施工產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)樁位偏差的影響很大。樁機(jī)就位后進(jìn)行二次復(fù)驗(yàn)。根據(jù)中樁坐標(biāo)重新定位每顆碎石樁的坐標(biāo)。鉆機(jī)就位準(zhǔn)確后，經(jīng)質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員檢查后方可沉管。在施打前先閉合活瓣樁尖，然后將樁管對(duì)準(zhǔn)樁位，孔位定位偏差在±5 cm。

4）沉樁施打。啟動(dòng)振動(dòng)錘，將樁管沉入土中，進(jìn)行施打，以確定各區(qū)碎石樁的施打深度并與設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)照，由于海域路段為吹填砂路基，底部基礎(chǔ)軟弱，采用兩次沉管插打的工藝，第一次沉管打入到設(shè)計(jì)標(biāo)高，同步倒入碎石，將樁管全部拔出，第二次全部插入至樁底，再逐步拔出并多次反插。為避免激振力過大破壞圍堰的穩(wěn)定性，在第一根樁先暫按激振力70～100 kN，然后根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況逐漸增加至280～345 kN。

5）下料。用小型裝載機(jī)把合格碎石裝進(jìn)備料斗，然后提升備料斗把碎石從樁管上方的投料漏斗加入碎石，為保證順利下料，根據(jù)實(shí)際情況可加入適量的水，碎石樁的實(shí)際灌注量不得小于計(jì)算的95%。

6）振動(dòng)、拔管。逐步拔管，邊振邊拔管并在拔管過程中反復(fù)插打。設(shè)計(jì)給定拔管速度控制在1.5～3.0 m/min范圍內(nèi)。為避免造成斷樁、縮頸等質(zhì)量事故，碎石樁拔管過程中，提升和反插速度須均勻，在軟弱地質(zhì)層中的拔管速度一般控制在1.0m/min；穿過軟弱的淤泥夾層時(shí)，應(yīng)更加放慢拔管速度，控制在0.5m/min并減少拔管高度和反插深度，每根樁反插次數(shù)不少于8次。

7）施打行進(jìn)方式。由于路基為吹填砂并且兩側(cè)為吹砂管袋圍堰，為避免碎石樁施打時(shí)造成圍堰擠壓位移，同時(shí)避免新打樁對(duì)已成樁的擠壓或振動(dòng)作用，以致產(chǎn)生縮頸。碎石樁施工順序采用了隔排隔樁跳打的施工工藝，行與行間采用隔行施工，行內(nèi)采用隔樁跳打。同時(shí)新打樁必須在已成樁具備一定強(qiáng)度后施工。

3.4 圍堰碎石樁施工

因?yàn)閲咝枳鳛槭┕ねㄐ斜愕溃槭瘶稌翰皇┕ぃ谶吰鲁跗诜雷o(hù)完成，模袋混凝土灌筑完畢后，庫內(nèi)路床山皮石填筑完成，可在庫內(nèi)通行車輛后，此時(shí)圍堰山皮石便道拆除，方可進(jìn)行碎石樁施工。

圍堰碎石樁施工前首先要測(cè)量圍堰各斷面高程，如未達(dá)到變更設(shè)計(jì)所示路面結(jié)構(gòu)層底面高程，則需補(bǔ)吹，達(dá)到高程后再打碎石樁。

圍堰碎石樁打設(shè)方法與堤心相同，打設(shè)順序與堤心碎石樁順序相反，邊打樁邊拆除山皮石圍堰，在橫向上仍然是從臨海外側(cè)向路基內(nèi)側(cè)施打，激振力從70～100 kN逐步增加，如圍堰未發(fā)生側(cè)向位移影響，可逐步增大到280～345 kN，如發(fā)現(xiàn)有側(cè)向位移現(xiàn)象發(fā)生，則停止增加激振力，減緩打設(shè)速度。

4 試驗(yàn)與檢測(cè)

1）原材料送檢。進(jìn)場碎石材料由試驗(yàn)人員與駐地辦試驗(yàn)工程師進(jìn)行取樣，經(jīng)檢驗(yàn)合格后的材料方能投入使用。砂、石送檢頻率各400m3為一批，不足400m3仍作為一批送檢。

碎石樁碎石填料采用未風(fēng)化、抗侵蝕的干凈碎石硬質(zhì)材料，要求碎石堅(jiān)硬，壓碎值＜32%，粒徑19～63 mm，含泥量≯5%，內(nèi)摩擦角≮38°，級(jí)配采用天然級(jí)配。

2）碎石樁質(zhì)量檢測(cè)。碎石樁質(zhì)量檢測(cè)采用重力觸探進(jìn)行檢測(cè)，抽檢數(shù)量為總樁數(shù)的2%，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為貫入擊數(shù)不小于6擊。

5 結(jié)語

工程現(xiàn)已順利交工，投入使用，運(yùn)營情況良好。地基處理完成后，復(fù)合地基承載力≮200 kPa。