高速公路素混凝土樁施工技術及其質量控制探討

周云

摘要：文章介紹了素混凝土樁工藝特點，分析了高速公路素混凝土樁加固原理與施工技術要點，并結合工程實例，探討了高速公路素混凝土樁施工與質量控制措施。

關鍵詞：高速公路;素混凝土樁;施工;質量控制

0 引言

近年來，隨著我國交通事業的發展，改擴建工程不斷增加，有效緩解了各地交通壓力，為區域發展奠定基礎。改擴建工程有別于新建工程，在原有工程基礎上施工，工序復雜、考慮因素多、難度大，合理進行地基處理是一大關鍵。目前，素混凝土樁應用廣泛，在加固地基、控制沉降方面表現較好，且工期短、成本低，本文主要對其應用展開具體分析。

1 素混凝土樁工藝特點

1.1 工藝特點

素混凝土樁屬于剛性樁體，通過在碎石樁中混入中砂、水泥攪拌所得，其荷載能力強。如圖1所示即為素混凝土樁復合地基典型斷面示意圖。

結合相關工程實踐，本文將其工藝特點歸納如下：

（1）施工方便、操作簡單，灌注樁施工中嚴格控制各項參數，防止出現斷樁、夾土、混凝土離析等質量隱患;

（2）適用范圍廣，主要包括：淤泥土、粉土、砂土等軟弱地基，沖洪積土、坡積土、殘積土等硬土層，巖溶地區;

（3）單樁承載力低，適用于承載力>80 kPa、含水量<25%、壓縮模量>5 MPa的土體;

（4）加固土體具有較好的擠密效果，兼具排水作用，可有效減小不均勻沉降;

（5）可有效節約造價、縮短工期。

1.2 幾種工藝對比分析

如表1所示，本文對素混凝土樁與幾種地基處理工藝進行了對比分析，以進一步明確其優缺點。

綜上所述，素混凝土樁復合地基具有技術先進、經濟合理等優點，推廣應用這種地基處理技術將產生良好的經濟效益和社會效益。

2.1 素混凝土樁加固原理

如圖1所示，素混凝土樁復合地基包括褥墊層、素混凝土樁和樁間土。具體加固原理如下：

（1）荷載傳遞原理：外部荷載下，樁身產生側摩擦力、樁端承載力，將上部荷載傳遞到深層地基;

（2）擠密排水原理：高速公路素混凝土樁施工過程中，沉/拔管作業會產生振動、擠壓作用，排出土體內水分，增強土體承載力;

（3）約束原理：素混凝土樁作用于樁間土，防止土體側向變形;

（4）墊層原理：墊層可協調樁土間荷載分配，發揮樁間土承載能力。

其中，褥墊層技術是素混凝土樁復合地基的關鍵性技術，其由級配砂石、粗砂、碎石等組成，能改變地基受力條件，調整地基壓縮性，實現地基協調工作。結合大量工程實踐經驗，綜合考慮經濟、技術性，褥墊層厚度以15～30 cm為宜，中砂、粗砂、碎石等最大粒徑需在30 mm以內。

2.2 素混凝土樁施工技術要點

2.2.1 施工流程

素混凝土樁施工流程如圖2所示：

2.2.2 施工方法

素混凝土樁常用施工方法有兩種，即回旋鉆機成孔法和振動后灌注混凝土法，工程實踐中需根據項目情況合理選用，具體如下：

（1）回旋鉆機成孔法：此方法可實現深度鉆孔，適用于較硬土層、密砂層，缺點在于產生的泥漿量較大，運輸成本大，相應的也影響施工效率;

（2）振動后灌注混凝土法：此方法工藝簡單、成本低，但在施工中存在一定擾動，影響成樁質量，對此建議采用隔行跳打樁法。

2.2.3 施工要點

（1）試樁：正式施工前通過試樁確定各項參數。①樁機就位，調整樁機平整度、導向架垂直度;②成孔過程中，詳細記錄地層參數和進尺速度，為正式施工提供參考;③鉆進至設計深度，泵送混合料，邊壓灌邊拔管，合理控制拔管速度;④每根樁混合料制作試塊，做強度檢測，合理確定截樁頭時間。

（2）樁頭保護：完成素混凝土樁施工后，以粒狀材料封頂，并覆上木板，防止人員掉入，樁體達一定強度后（3～7 d）清土。

（3）褥墊層施工：①樁體28 d后清土，接近樁頂面時以人工/小型機械作業;②在樁頂標高處放置鋼釬，并以大錘擊斷，截斷后修平;③樁頭處理后，樁間以砂礫虛鋪、靜壓。

（4）質量問題處理：①斷樁問題：嚴格控制灌注、提鉆速度，不得連打作業，及時清除棄土;②樁體強度不均：鉆至設計深度后，及時投料，嚴格控制混合料配比，成樁后超灌50 cm;嚴格控制鉆桿提拔速度，確保樁體連續、均勻;③樁身摻土：不得采用反插法，應通過試樁確定活瓣打開寬度、提鉆速度。

2.2.4 施工質量檢測

素混凝土樁質量檢測內容與方法具體如下頁表2所示。

3.1 工程概況

廣西南寧經欽州至防城港段高速公路改擴建工程第八合同段起迄樁號為K0+080～K17+600，起點位于欽州市黃屋屯鎮卜家互通附近，路線走向呈南北向，路線自起點向南沿欽防高速橫跨西江、沖侖江之后直至終點茅嶺互通附近，總里程17.5 km，為四車道改八車道，其中K4+300～K6+000段為單側加寬右幅新建。本合同段素混凝土樁工程主要工程量見表3。

3.2 施工方案確定

本地區軟土較發育，分布范圍較廣，結合本項目的特點，舊路基外側的軟基處治的方法主要有換填法、素混凝土樁等方法。

素混凝土樁法主要用于軟土厚度>3 m、地形較平坦的水田等路段，采用C15混凝土成樁，強度高且均勻，技術工藝比較成熟，加鋪砂礫墊層和土工格柵作為褥墊層后整體性較好，工后沉降較少，可用于新路基部分的厚層軟土處理，樁徑為0.5 m，樁底穿過軟土層2.5 m，樁間距為1.2 m。

3.3 素混凝土樁施工工藝應用情況

（1）技術參數

素混凝土樁采用C15混凝土，長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料，具體技術參數如表4所示，具體斷面、平面圖如圖3～4所示。

（2）施工工藝流程（詳見圖5所示）

（3）施工措施

①試樁：試樁時，設計方、監理工程師和項目部技術負責人均到場，初步擬定試樁數為3根，確定試樁樁位，[KG（0.1mm]長螺旋桿鉆機按每m為刻度做好標記;按既定施工工藝成樁，詳細記錄地層變化時電流變化以及進尺速度;鉆孔至設計深度，泵送混合料，邊壓灌混合料邊拔管，拔管速度按2.0 m/min、2.5 m/min、3.0 m/min

4 結語

AI架構在當前諸多系統和領域中均有一定的應用，但有關建筑工程施工中AI架構技術的研究仍處于初始階段，因此，本文將AI架構應用于橋梁施工風險的識別系統中具有一定的實踐性和創新性。在進行的風險因子影響范圍試驗中，AI架構識別出了對于橋梁工程安全施工影響范圍較大的四類風險因子，為及時規避施工風險和制定決策方案提供了依據。在AI架構的應用軟件程序開發中，本文僅對電腦桌面的應用程序進行了研究，而對于移動終端（手機、PAD）等設備的APP應用程序，本文尚未展開研究，這部分內容將結合今后的工程課題進行深入探索。

[1]交通運輸部工程質量監督局.公路橋梁工程施工安全風險評估制度及指南解析[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]王 永，李 森，白午龍.城川河大橋安全風險評估和管控對策[J].公路，2013（1）：73-78.

作者簡介：周 云（1983—），工程師，主要從事高速公路建設管理工作。