公路施工中的軟基處理

唐利

（中交二公局第三工程有限公司 陜西省西安市 710016）

公路施工中的軟基處理

唐利

（中交二公局第三工程有限公司 陜西省西安市 710016）

20世紀(jì)60年代，靜壓施工法在上海初步進(jìn)行探究和運(yùn)用。到80年代，伴隨壓樁機(jī)器的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)理念的增強(qiáng)，該種施工法得到更大范圍的運(yùn)用。到了90年代，壓裝機(jī)達(dá)成了系列化，既可施壓預(yù)制方樁，也可施壓預(yù)應(yīng)力管樁；適用的范圍由建筑施工逐漸轉(zhuǎn)化到公路施工中，對于填土高度較大的軟基處理中，常采用預(yù)應(yīng)力管樁。本文介紹了靜壓管樁的特點(diǎn)以及施工工序，并對靜壓管樁施工中的質(zhì)量安全問題進(jìn)行了分析。靜壓管樁是指使用靜壓法施工的管樁。靜壓法施工是利用靜力壓樁機(jī)的壓樁架構(gòu)依托壓裝機(jī)自身重量與樁架上的配種作反力而把預(yù)制樁人土中的一種擁有發(fā)展空間的沉樁技藝。

軟基處理；預(yù)應(yīng)力PTC管樁；公路施工

1 工程概況

江六高速公路地處長江沖積漫灘相地貌單元，地形現(xiàn)較平坦，地面高程在4.45～6.8m。河流兩岸稍有起伏，工程地質(zhì)變化不大。分為新建路段和拼寬路段兩部分。沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū)，穿越軟弱土地段占全長的1/4，軟基處理的好壞，直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的運(yùn)營質(zhì)量及工程的經(jīng)濟(jì)性，因此控制軟基處理施工質(zhì)量的意義重大。軟基處理從保證路基穩(wěn)定和合理控制工后沉降兩方面著手，本文主要從軟基地質(zhì)、管樁設(shè)計、管樁施工工藝、管樁施工質(zhì)量等方面進(jìn)行了分析描述。江都至六合高速公路南京至揚(yáng)州段JL-GL3標(biāo)合同段全長4.1km，其中拼寬路基長度3.1km，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，用濕噴樁處理軟土地基段落長度1702.53m，共計 37615根，總長 260962.5延米，樁徑50cm，樁距1.1～1.5m，樁長在5.5～8.5m之間，樁位平面位置呈正三角形（梅花形）。PTC管樁處理軟土地基段落長度1666.47，共計3230根，總長33622延米，樁位平面位置呈平行四邊形。

2 管樁設(shè)計

本項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計主要采用PTC-準(zhǔn)400-C60，每根長度9～12m，正方形布置，間距為3.0～3.5m。

2.1 管樁承載力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

路堤填高4～7m的復(fù)合地基承載力為150kPa（單樁承載力為400kN）；路堤填高7m以上的復(fù)合地基承載力為180kPa（單樁承載力為500kN）；橋頭涵底的復(fù)合地基承載力為180kPa（單樁承載力為500kN）。

2.2 施工機(jī)械

PTC樁的施工一定要配置功能穩(wěn)定、達(dá)到要求、類型齊備的施工機(jī)器與設(shè)施，在作業(yè)以前做好機(jī)器設(shè)施的養(yǎng)護(hù)、調(diào)試工作，保證在作業(yè)過程中不出現(xiàn)問題。需要配備的施工機(jī)器與設(shè)施主要有：

（1）靜力壓樁機(jī)：設(shè)定壓樁力60t（60T），需要靜力壓樁機(jī)在100T以上（特別地質(zhì)情況除外），壓樁速度≥1m/min，一次壓樁距離通常在1.5～2.0m區(qū)間內(nèi)，靜力壓樁機(jī)自身裝設(shè)有壓力表且通過標(biāo)定：

（2）起重機(jī)（起吊重量在3T以上）：振動壓路機(jī)：長掛車：推土機(jī)；

（3）錘球繩：皮尺：經(jīng)緯儀：水準(zhǔn)儀：直尺；

上述機(jī)械與設(shè)施數(shù)量最少應(yīng)滿足各個工點(diǎn)，每日持續(xù)正常作業(yè)和建造時間要求。

2.3 PTC樁的作業(yè)過程（如圖1）

圖1

2.4 PTC樁帽的施工

（1）PTC樁作業(yè)完成后，上報監(jiān)理驗(yàn)收達(dá)標(biāo)以后，才能夠繼續(xù)樁帽作業(yè)。

（2）在樁頭地點(diǎn)挖掘已填充的灰土層，挖掘的深度、寬度及長度以樁帽具體尺寸為根據(jù)。挖掘以后加以修復(fù)，構(gòu)成土模。

（3）依照有關(guān)規(guī)定綁扎鋼筋，澆筑混凝土且進(jìn)行恰當(dāng)養(yǎng)護(hù)。

2.5 碎石墊層和鋼塑格柵的施工

（1）鋪筑第一層碎石，使用推土機(jī)進(jìn)行粗整平，石塊空隙用石屑填筑，用激振力大于200kN以上的振動碾壓機(jī)先碾壓一到兩遍，之后再振壓3～4遍。

（2）鋪設(shè)土工格柵，土地格柵應(yīng)當(dāng)和其下層的石塊墊層有效粘合，并且保證平整。

（3）鋪設(shè)第2層小顆粒石塊，作業(yè)工藝和第1層碎石相同。

3 預(yù)應(yīng)力PTC管樁施工

3.1 樁長的控制及檢查

PTC樁屬地下隱蔽工程，施工機(jī)具的壓力表能真實(shí)的反映壓樁力，監(jiān)理必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，保證每根樁都達(dá)到設(shè)計深度進(jìn)入地質(zhì)資料中壓縮性較低土層或中等至密實(shí)砂層并且壓樁力達(dá)到≥1.3倍單樁容許承載力時維持10min，并且每分鐘沉降量不超過2mm，可停止壓樁。在PTC樁壓入之前，應(yīng)當(dāng)查驗(yàn)其長度大小與長度組合是否和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致，可以在PTC樁的兩側(cè)以紅油漆將樁的位置與長度進(jìn)行標(biāo)注。壓樁依照“由里側(cè)向外側(cè)，先長后短”的次序作業(yè)，在壓入后面的樁以前應(yīng)當(dāng)先核查上一排樁的位置移動狀況。所有的樁都壓入以后，采用錘球法來檢測樁的壓入程度，且登記所有樁為的實(shí)際深度。

3.2 樁身垂直度管控和檢測

壓樁時，樁身一定要維持垂直。作業(yè)過程中應(yīng)當(dāng)在間距大概20m的地方，成90°方向設(shè)立經(jīng)緯儀個臺，檢測樁身角度且做好登記。

3.3 作業(yè)過程管控和檢測

PTC樁起吊過程中，監(jiān)理應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場檢測堆放場地，起吊方式，避免樁出現(xiàn)開裂問題。作業(yè)過程中，監(jiān)理人員每個環(huán)節(jié)均要進(jìn)行旁站，作業(yè)者應(yīng)當(dāng)檢測與登記靜力碾壓機(jī)壓力表數(shù)值，壓樁速率，如果有不正常現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)馬上中斷施工且上報監(jiān)理。接樁，焊接過程中，監(jiān)理人員應(yīng)當(dāng)檢測樁身垂直水平，焊接品質(zhì)。送樁過程中應(yīng)當(dāng)檢測送樁深度，且核查樁頭高度是否與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相一致。

3.4 樁壓入后質(zhì)量管控

PTC樁作業(yè)完成后，如果有些樁頭露出地表，應(yīng)當(dāng)用心保護(hù)，避免作業(yè)機(jī)械撞擊。接卸挖土的過程中，應(yīng)當(dāng)管控鏟斗入土的程度，避免挖土機(jī)鏟斗撞擊，造成樁頭毀壞。壓樁完成后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后才可以繼續(xù)后面的施工。

3.5 施工結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行復(fù)核地基承載力的檢測，檢測結(jié)果滿足要求后方可進(jìn)行下道工序的施工。

4 管樁設(shè)計施工中的不足和質(zhì)量管控

4.1 擠土效應(yīng)

在沉樁時，土體向周邊擠壓，讓周邊的土受到很大程度的影響，重點(diǎn)體現(xiàn)為垂直方向的移動，樁尖與樁周一定距離內(nèi)的土地遭受不排水剪切和較大程度的橫向擠壓，出現(xiàn)很大幅度的形狀變化，構(gòu)成具有較高孔隙水壓力的擾動重塑去，減小了土的不排水抗剪性能，推動樁周周圍土體會由于不排水剪切而毀壞，因?yàn)槿簶蹲鳂I(yè)過程中的迭加影響，會讓已壓入的樁與周邊管線出現(xiàn)很大幅度的移動。樁群密度愈高，土的移動幅度就愈大。

作業(yè)過程中出現(xiàn)擠土效應(yīng)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用的防范舉措是：①科學(xué)部署沉樁次序、管控每天壓樁的數(shù)目，避免空隙水壓力的迭加；②運(yùn)用先挖掘基坑后打樁的作業(yè)次序，能夠降低地基淺層軟土的側(cè)向移動與凸起，有助于減小壓樁所導(dǎo)致的超靜孔隙水壓力，進(jìn)而降低地基深層土體位置變化；③在場地設(shè)立塑料排水板亦或袋裝砂井，打造排水設(shè)施來減小孔隙水壓力；④提前鉆孔為壓樁作為準(zhǔn)備工作。

4.2 浮樁

浮樁是靜壓管樁擠土問題的一種體現(xiàn)方式。此問題體現(xiàn)地較為隱秘，而且通常是待到打樁項(xiàng)目完成后進(jìn)行靜載測驗(yàn)時才能夠發(fā)現(xiàn)，而這個時候打樁機(jī)械或許已經(jīng)離場。這個時候再進(jìn)行處置非常棘手。較好的處置舉措是：提早選擇比較典型的樁加以檢測監(jiān)控，在打樁完成后應(yīng)當(dāng)馬上用水準(zhǔn)儀檢測登記其樁頂高度，且在整個作業(yè)過程中定時檢測，利用對比來檢測樁身是否有向上浮動的問題。假如發(fā)現(xiàn)有上浮問題，則應(yīng)當(dāng)運(yùn)用上文提及的管控打樁速度、改變打樁路線亦或鉆孔取土等舉措，減弱擠土效應(yīng)，進(jìn)而消除樁身上浮問題。假如運(yùn)用上述舉措以后依舊無法消除樁身上浮問題，則可運(yùn)用復(fù)壓的方式加以處置。

4.3 沉樁不達(dá)標(biāo)

沉樁不達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素是：①勘探點(diǎn)不到位亦或勘探信息不具體，對項(xiàng)目地質(zhì)情況不了解，特別是對持力層起付高度不了解，致使設(shè)計在處理持力層或者選取樁的長短的時候不準(zhǔn)確。②設(shè)計持力層選取不科學(xué)，預(yù)應(yīng)力管樁持力層應(yīng)當(dāng)選取強(qiáng)風(fēng)化層，來實(shí)現(xiàn)最大負(fù)載力?？墒钱?dāng)強(qiáng)風(fēng)化層處于很大深度時，鑒于樁長度的制約，只能選取全風(fēng)化層當(dāng)做持力層的時候，負(fù)載力會受到很大程度的影響，尤其是全風(fēng)化層有和水混合容易軟化的特征，地下水或許利用樁管從樁尖流入，很大程度上減小樁端承載水平。③設(shè)計對單樁負(fù)載力預(yù)測不準(zhǔn)確，致使樁的現(xiàn)實(shí)長度和壓樁力不對應(yīng)。④樁身開裂導(dǎo)致無法持續(xù)施壓。

防范舉措是先具體勘察項(xiàng)目所在地點(diǎn)地質(zhì)狀況，如果有需要還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再次勘察，準(zhǔn)確選取持力層或者標(biāo)高；作業(yè)運(yùn)用恰當(dāng)噸位的樁機(jī)；依據(jù)項(xiàng)目地質(zhì)狀況，科學(xué)選取樁的作業(yè)方式和壓樁次序，防止樁斷為兩半，保證樁身品質(zhì)。合理設(shè)計，經(jīng)過試驗(yàn)明確科學(xué)的壓樁力度。

4.4 斷樁

斷樁是預(yù)制混凝土管樁作業(yè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，其成因大致有：①運(yùn)用了廠家制造的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的樁；②樁尖撞擊到地下物質(zhì)管樁被折斷；③管樁作業(yè)過程中縱向角度未曾管控好；④管樁由硬度較小的土層突然進(jìn)入硬度很大的土層，樁機(jī)壓力快速增大，樁身遭遇大幅度沖擊力而引發(fā)；⑤基坑作業(yè)過程中，因?yàn)檐浲炼逊e，基坑出現(xiàn)位置變化而導(dǎo)致斷樁。

作業(yè)過程中假如發(fā)現(xiàn)有斷樁，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用不強(qiáng)增固措施處置。對預(yù)應(yīng)力管樁深度較淺的斷樁可以運(yùn)用接樁的方式。對深度較深的斷樁的接樁應(yīng)當(dāng)先將樁中的水抽取干凈，確定樁的傾斜在準(zhǔn)許幅度內(nèi)，放人鋼筋籠，鋼筋籠應(yīng)當(dāng)放到距離斷樁3m的地方，用高層級混凝土澆筑。接樁以后應(yīng)當(dāng)實(shí)施負(fù)載力檢驗(yàn)。當(dāng)斷樁的地方出現(xiàn)位置移動，不能再恢復(fù)原樣的時候，應(yīng)當(dāng)重新壓樁。對項(xiàng)目事故應(yīng)當(dāng)剖析成因、補(bǔ)樁的概率與對已壓入樁的影響，綜合考慮其他能夠運(yùn)用的條件和費(fèi)用、建設(shè)時間等方面的要求。

5 結(jié)語

各種軟土路基處置方式都有其側(cè)重性、適宜范圍和缺陷，一定要依據(jù)實(shí)際狀況選用與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相一致的軟土路基處置方式，才可以獲得較好的處理效果。對可以取得理想處置成效的方式加以運(yùn)用時期技術(shù)穩(wěn)定性、作業(yè)困難水平、項(xiàng)目造價、建設(shè)時間、對周邊環(huán)境影響等方面的整體評定，選擇最科學(xué)的軟土路基處置計劃，并不將技術(shù)是否領(lǐng)先作為重點(diǎn)考慮要素。本論文歸納了管樁的負(fù)載力特點(diǎn)與受力剖析、影響管樁負(fù)載力的要素和提升管樁負(fù)載力的方式、建設(shè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題與防范舉措?？墒俏恼滤峒暗暮芏鄦栴}當(dāng)前依舊未曾得到有效解決，所以還需要經(jīng)過諸多的探究與項(xiàng)目實(shí)踐來深入的探討，今后我們要在施工過程中要全面、系統(tǒng)歸納經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)找出具有側(cè)重性的施工方式，這是我們作為一名合格的公路建設(shè)人員責(zé)無旁貸的責(zé)任，路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。

[1]《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁》.

[2]《滬寧高速改建工程預(yù)應(yīng)力管樁控制辦法》.

[3]《靜壓預(yù)應(yīng)力管樁的施工質(zhì)量控制》.

[4]《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的應(yīng)用及施工要點(diǎn)》.

[5]《公路工程地基處理手冊》.

U416.1

A

1004-7344（2016）09-0136-02

2016-3-10