公路工程軟土路基CFG樁施工技術(shù)

常晉姝

(山西誠達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司晉中分公司，山西 晉中 030600)

1 項(xiàng)目背景

某公路工程項(xiàng)目的全線長度是17.26 km，起訖樁號是K31+885～K49+145，采用的是雙向四車道，設(shè)計(jì)的行車速度是60 km/h，路基寬度為25.5 m。此項(xiàng)目沿線路段大部分屬于軟基土體，其中軟土層的厚度范圍是9～26 m，施工周期約25個月，項(xiàng)目現(xiàn)場內(nèi)基本表現(xiàn)為河流沖擊地貌。考慮到項(xiàng)目沿線大部分土層屬于軟土層，為了保證公路工程施工質(zhì)量，必須結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況采取合理的措施進(jìn)行軟土路基加固處理，此項(xiàng)目中軟土路基加固處理選擇的是CFG樁施工技術(shù)。

2 施工技術(shù)

2.1 技術(shù)方案

縱觀公路工程軟土路基加固處理實(shí)際情況，主要采用的加固處理措施包含了真空堆載預(yù)壓、墊層、CFG樁、豎向排水以及剛性樁等，其中墊層與豎向排水一般適用于厚度<3 m的軟土路基。考慮到此項(xiàng)目中軟土路基的厚度在9～26 m，不可選擇淺層處理施工技術(shù)；真空堆載預(yù)壓技術(shù)適用于工期緊、軟土性能差的路基，而此項(xiàng)目中工期較為富裕，土料資源比較豐富，因此不可選擇真空堆載預(yù)壓技術(shù)；相較于剛性樁、加固樁而言，CFG樁具備良好的抗剪強(qiáng)度，此項(xiàng)目中路堤填筑的高度比較大，承載力偏差，所以經(jīng)過綜合分析研究確定軟土路基加固處理選擇CFG樁施工技術(shù)[1]。

該公路工程項(xiàng)目軟土路基的整體性能比較差，采用CFG樁進(jìn)行加固處理之后能夠有效控制沉降，根據(jù)基本規(guī)范要求，將樁體處于極限狀態(tài)下的承載力與沉降量作為驗(yàn)算條件及控制條件，此項(xiàng)目允許的施工后沉降≤0.3。詳細(xì)加固處理方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真、仔細(xì)勘察待處治路段的具體地質(zhì)條件、沉降量與承載力情況，然后選取土樣實(shí)施室內(nèi)試驗(yàn)，通過試驗(yàn)得出土層相關(guān)力學(xué)性能參數(shù)，同時(shí)以此為依據(jù)實(shí)施CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)。

2.2 技術(shù)參數(shù)

CFG樁的樁長一般是0.4 m，針對基巖起伏相對偏大的位置，需要根據(jù)地面至基巖的實(shí)際深度合理確定樁長，以提升軟土地基加固處理效果。為了保證CFG樁可以均勻承受結(jié)構(gòu)荷載，以及實(shí)現(xiàn)樁間土的均勻性擠密，此項(xiàng)目中CFG樁必須采用等邊三角形實(shí)施布設(shè)，同時(shí)把其孔間隔距離控制為1～1.5 m。單樁承載面積不變前提下，應(yīng)按照式(1)計(jì)算樁距a：

(1)

式中，A為單樁承載面積，m2，取值范圍是1.0～2.0 m2。

單樁與復(fù)合地基的承載力、沉降量等相關(guān)參數(shù)必須根據(jù)地基處理技術(shù)規(guī)范要求公式及方法進(jìn)行確定，公式如下：

(2)

通過建立褥墊層能夠提升樁體與樁間土的密實(shí)性，利用樁間土擠密作用產(chǎn)生復(fù)合地基。待復(fù)合地基承受上部結(jié)構(gòu)的垂直荷載之后就會出現(xiàn)垂直沉降，此時(shí)沉降量是由樁復(fù)合層受到壓縮變形與樁土復(fù)合地面下土體沉降引發(fā)的，由于該項(xiàng)目中復(fù)合底面大部分是基巖，因此無需考慮樁土復(fù)合底面下土體的沉降變形。

2.3 CFG樁工藝

從本質(zhì)上分析，CFG樁基本包含了長螺旋鉆管內(nèi)泵壓成樁、泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁以及振動沉管樁等。其中振動沉管樁主要適用于黏性土、砂土以及淤泥質(zhì)土等，具有施工操作簡單特點(diǎn)，能夠顯著提升樁間土緊密性以及有效控制沉降變形，避免土體出現(xiàn)液化[3]。但是此項(xiàng)技術(shù)成樁質(zhì)量控制難度系數(shù)較大，易發(fā)生斷樁與縮經(jīng)等現(xiàn)象，若是為硬質(zhì)地層則必須提前進(jìn)行引孔。

而長螺旋鉆孔灌注樁施工無需泥漿護(hù)壁，無擠土、塌孔以及斷樁等現(xiàn)象，能夠有效保證成樁質(zhì)量。但是此工藝可能會發(fā)生竄孔、堵孔等現(xiàn)象，且混合料坍落度與泵送階段水體流動性等因素可能會引發(fā)泌水與離析等現(xiàn)象。通過綜合分析不同成樁工藝以及項(xiàng)目實(shí)際情況，最后確定選擇長螺旋鉆孔灌注成樁工藝，同時(shí)混凝土坍落度保證處于13～18 cm。

2.4 場地整平

把項(xiàng)目施工現(xiàn)場中的浮土、碎石以及草皮等雜物清理干凈，然后采用“挖掘機(jī)+推土機(jī)”的方式進(jìn)行場地整平處理，保證兩邊低中間高，以免施工現(xiàn)場內(nèi)存在積水現(xiàn)象，同時(shí)確保打樁機(jī)與鉆機(jī)底座準(zhǔn)確、平穩(wěn)就位。

2.5 樁位測放與樁機(jī)就位

以大鋼尺方式實(shí)施樁位測放、拉線以及布樁，而中樁測放范圍必須保證處于CFG樁布設(shè)范圍之內(nèi)，待測放完成之后需要灑布白灰實(shí)施標(biāo)記。根據(jù)規(guī)定要求驗(yàn)收樁位測放準(zhǔn)確度，達(dá)標(biāo)之后才能夠進(jìn)行樁機(jī)就位，同時(shí)把樁機(jī)調(diào)整到水平狀態(tài)，使其性能參數(shù)處于最佳狀態(tài)，然后進(jìn)行固定，保證鉆頭與樁位中心點(diǎn)相一致[4]。此外，樁身固定之后把鉆桿和樁位中心點(diǎn)進(jìn)行垂直對應(yīng)，以保證鉆機(jī)施工階段垂直度偏差≤設(shè)計(jì)數(shù)值1%。

2.6 混合料拌和

此項(xiàng)目中混凝土拌和采用的是拌合站進(jìn)行拌和，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)配合比與拌和要求實(shí)施混合料拌和，待拌制結(jié)束之后需要進(jìn)行取樣性能檢測，保證性能指標(biāo)符合規(guī)范要求才能夠選擇專用運(yùn)料車將混合料運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目施工現(xiàn)場，而抵達(dá)施工現(xiàn)場后還需要實(shí)施二次檢查，重點(diǎn)檢查混合料坍落度，以確保混凝土坍落度處于13～18 cm。

2.7 鉆 孔

鉆孔施工之前需要保證鉆頭閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，等到鉆機(jī)就位且各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成之后才可以正式開啟鉆機(jī)，然后按照“由慢到快”的順序?qū)嵤┿@進(jìn)，若是鉆進(jìn)施工階段出現(xiàn)了偏移則必須及時(shí)停止施工。該項(xiàng)目中鉆孔施工參數(shù)必須進(jìn)行仔細(xì)、認(rèn)真記錄，特別是電流突變點(diǎn)與終孔電流等，從而為竣工驗(yàn)收復(fù)核創(chuàng)造有利條件。

2.8 灌注、拔管以及清渣

當(dāng)鉆進(jìn)成孔到設(shè)計(jì)要求標(biāo)高之后，需要對閥門中的氣體進(jìn)行檢查，同時(shí)確保氣體全部排出之后，才可以正式實(shí)施混凝土泵送。此項(xiàng)目中提鉆速度應(yīng)控制為1.5～2.5 m/min，且提鉆階段必須保證均勻、連續(xù)灌注[5]。當(dāng)混凝土灌注施工結(jié)束且達(dá)到了初凝狀態(tài)，則應(yīng)將樁頂蓋住，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定要求實(shí)施養(yǎng)護(hù)。單根CFG樁成樁施工完成，應(yīng)立即將鉆頭與閥門位置的溢料殘?jiān)謇砀蓛簦瑫r(shí)把鉆機(jī)平穩(wěn)移動到下一個施工樁位，嚴(yán)格按照要求實(shí)施樁體灌注。針對成樁階段發(fā)生的樁體強(qiáng)度不均勻現(xiàn)象，需要采取措施提高混凝土密實(shí)性，嚴(yán)格控制施工擾動，同時(shí)把拔管速度控制為1.3～1.6 m/min。此項(xiàng)目中CFG樁規(guī)定允許偏差與施工檢查方式見表1。

表1 CFG樁規(guī)定允許偏差與施工質(zhì)量檢測方式

3 總 結(jié)

本文以實(shí)際公路工程項(xiàng)目為例，重點(diǎn)研究了軟土路基CFG樁施工技術(shù)，主要包含了技術(shù)方案、技術(shù)參數(shù)、場地整平、樁位測放、樁機(jī)就位、鉆孔、灌注以及清渣等。研究表明，此公路工程軟土路基采用CFG樁施工技術(shù)合理、可行，顯著提升了軟土路基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性。

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