津石高速公路路基CFG樁施工缺陷問題探討

康愛忠

(中電建冀交高速公路投資發展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

津石高速公路全線采用雙向六車道，設計速度為120 km/h，整體式路基寬度為33.5 m，其中行車道為6×3.75 m、中央分隔帶為2.0 m，左側路緣帶為2×0.75 m，硬路肩為2×3 m，土路肩為2×0.75 m，行車道、硬路肩的標準橫坡為2%、土路肩為4%。地基處理采用CFG樁加固。

1 工程地質條件

1.1 地形、地貌

地層屬沖洪積平原區，地形較平坦，地面標高為:19.5～24.56 m。

1.2 地層時代、成因及巖性特征

地層較簡單，主要為第四系全新統及上更新統沖洪積形成的粉質黏土、粉土、粉砂、細砂、中砂等。

1.3 水文地質條件

經勘查，期間無地表徑流，地下水主要為第四系孔歐游水，地下水埋深29.3 m。根據附近場區的水質分析結果，該區地下水類型主要為:HCO3-CaNa，礦化度為213.5 mg/L，對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

2 CFG樁施工

為了使CFG樁的骨料級配良好，骨料采用碎石，碎石間利用碎石屑填充。碎石粒徑選擇范圍在2.5～4.5 cm，石屑粒徑在1.0～2.0 cm，混合料最終坍落度保持在3.0～4.5 cm。亦可采用C20素混凝土成樁，水泥可采用32.5及以上礦渣水泥[1-2]。

CFG樁樁徑為0.4 m，按正三角形布置，橋頭路基處理長度為50 m，縱向由密到疏采用變樁距設計，樁間距為1.4～1.8 m，橫向最外側設計4排變樁，變樁長度分別減小2 m、1.8 m、1.4 m、1.2 m。28 dCFG樁單樁承載能力≥180 KN，無側限抗壓強度至少達到20 MPa以上，復合地基承載能力達到160 kPa以上，CFG樁頂設置墊層，墊層厚度為30 cm。

3 試驗段CFG樁現狀調查

3.1 現狀調查

根據試驗段統計，目前試驗管樁一次合格率為88%，無法滿足工期要求，影響相鄰標段的后期施工。對存在的缺陷進行整理、分析，歸納為五個方面，如表1所示。

表1 群樁施工質量缺陷表現情況調查表

根據調查結果做出排列圖，群樁施工質量缺陷主要表現在“樁間地基下沉”和“樁間地表隆起”。

3.2 原因分析

對兩個主要存在的問題進行原因分析，得到了4個末端原因，如表2所示。

表2 末端原因分析表

4 對策實施

4.1 調整地基變形監測

地基變形監測方式采用兩種方法相結合的方式進行，即液位沉降和單點沉降聯合監測。

(1)液位沉降計組成較為復雜，沉降監測精準，其由浮筒、精密液位沉降計等組成。本工程中，將測點布置在CFG樁樁帽帽頂，基準點布置在穩定土層中，由此監測CFG樁最終沉降值。

(2)單點沉降計組成較為簡單。將單點沉降計下錨固端固定于穩固土層中，上部則固定于CFG樁頂部，監測傳輸裝置固定于測桿上，監測土層最終壓縮量。

單點沉降監測所得的土層壓縮量D與液位沉降監測所得的土體沉降量S，由土體沉降量減去土層壓縮量，便可獲得s-d曲線，也就得到了深層穩定土層的沉降量。通過聯合監測，現場地基沉降精確度較高，可直觀準確地觀察出樁身處的地質變化。

4.2 修整等效作用分層總和法

本計算方法引入復合地基模量，也就是將樁體與土體之間進行了共同考慮，尤其是考慮了樁體和土體之間的作用[3]。即先計算出CFG樁與土體之間的復合壓縮模量E，通過等代墩基公式，計算出壓縮模量。通過此種方法，視樁土為一個整體，不僅考慮樁土之間的共同作用，同時在計算時可以將其擬合成一個大的壓縮量Ss，最終得到CFG群樁的總沉降量為墩基礎的樁身部分的沉降量與下臥層土Ss的沉降量之和。經計算壓縮量累計最大值為66.09 mm，符合要求，且每級穩定。

4.3 根據群樁影響規律調整施工工藝

(1)調整樁基施工順序圖。具體調整如圖1所示。

圖1 樁基施工順序圖

(2)增加壓樁垂直度控制：調校樁的垂直度是保證沉樁質量的關鍵。插樁在一般情況下入土50～80 cm停止壓樁，然后采用經緯儀進行CFG樁垂直度調校。經現場監測，路基群樁施工偏差：平面為48 mm，<50 mm；垂直為0.7%，<1%。沉降量符合要求。

4.4 修整復合地基的壓縮模量深度公式

沉降計算最大的影響因素就是施工現場土層的壓縮量，一般而言經現場勘察所得到的100～200 kPa壓力段的壓縮模量，在淺地基中計算地基沉降一般不會有太大誤差，但對于深基處沉降時，其理論計算結果與實際結果往往相差數倍，理論就缺乏了真實性。

因此在處理深埋基礎沉降時，利用現有勘察結果，結合現場試驗進行壓縮模量計算修正[4-5]，如式(1)所示：

(1)

應用修整的壓縮模量公式計算得出的壓縮模量理論值與實測值相接近，可以用于指導現場施工。

5 結語

為保證津石高速公路路基的承載力及穩定性要求，采取了對地基進行CFG樁加固的措施。經試驗段的監測，得知原設計不能滿足質量要求，通過原因分析，發現地基變形監測、群樁地基沉降計算方法、打樁工藝、計算土層壓縮模量都存在缺陷，并由此對缺陷進行了修正，保證路基施工順利實施。