公路工程軟土路基樁施工技術(shù)探討

時間:2022-09-28 10:46:22

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公路工程軟土路基樁施工技術(shù)探討

摘要:結(jié)合公路工程項目實際情況,從技術(shù)方案、技術(shù)參數(shù)、場地整平、樁位測放、樁機就位、鉆孔、灌注以及清渣等不同維度重點研究了軟土路基CFG樁施工技術(shù)。實踐表明,此公路工程軟土路基采用CFG樁施工技術(shù)合理、可行,形成了高強度復(fù)合地基,顯著提升了軟土路基結(jié)構(gòu)承載力與穩(wěn)定性,并保證了公路行車的安全性。

關(guān)鍵詞:公路工程;軟土路基;CFG樁;施工技術(shù)

1項目背景

某公路工程項目的全線長度是17.26km,起訖樁號是K31+885~K49+145,采用的是雙向四車道,設(shè)計的行車速度是60km/h,路基寬度為25.5m。此項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9~26m,施工周期約25個月,項目現(xiàn)場內(nèi)基本表現(xiàn)為河流沖擊地貌。考慮到項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)合項目實際情況采取合理的措施進行軟土路基加固處理,此項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<3m的軟土路基??紤]到此項目中軟土路基的厚度在9~26m,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度,此項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]。該公路工程項目軟土路基的整體性能比較差,采用CFG樁進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算條件及控制條件,此項目允許的施工后沉降≤0.3。詳細加固處理方案設(shè)計時,必須認真、仔細勘察待處治路段的具體地質(zhì)條件、沉降量與承載力情況,然后選取土樣實施室內(nèi)試驗,通過試驗得出土層相關(guān)力學(xué)性能參數(shù),同時以此為依據(jù)實施CFG樁復(fù)合地基設(shè)計。

2.2技術(shù)參數(shù)

CFG樁的樁長一般是0.4m,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,以及實現(xiàn)樁間土的均勻性擠密,此項目中CFG樁必須采用等邊三角形實施布設(shè),同時把其孔間隔距離控制為1~1.5m。(1)式中,A為單樁承載面積,m2,取值范圍是1.0~2.0m2。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行確定,公式如下:(2)式中,qs為CFG樁周圍土的摩擦力均值,其中黏土是12~15kPa,淤泥質(zhì)土是8~12kPa,淤泥是5~8kPa;L為樁身長度,m;S為樁周長,cm;α為樁端土承載力的折減系數(shù);Ap為CFG樁截面積,m2;fk為樁端土承載力[2]。通過建立褥墊層能夠提升樁體與樁間土的密實性,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。

2.3CFG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,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)地層則必須提前進行引孔。而長螺旋鉆孔灌注樁施工無需泥漿護壁,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目實際情況,最后確定選擇長螺旋鉆孔灌注成樁工藝,同時混凝土坍落度保證處于13~18cm。

2.4場地整平

把項目施工現(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+推土機”的方式進行場地整平處理,保證兩邊低中間高,以免施工現(xiàn)場內(nèi)存在積水現(xiàn)象,同時確保打樁機與鉆機底座準(zhǔn)確、平穩(wěn)就位。

2.5樁位測放與樁機就位

以大鋼尺方式實施樁位測放、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施標(biāo)記。根據(jù)規(guī)定要求驗收樁位測放準(zhǔn)確度,達標(biāo)之后才能夠進行樁機就位,同時把樁機調(diào)整到水平狀態(tài),使其性能參數(shù)處于最佳狀態(tài),然后進行固定,保證鉆頭與樁位中心點相一致[4]。此外,樁身固定之后把鉆桿和樁位中心點進行垂直對應(yīng),以保證鉆機施工階段垂直度偏差≤設(shè)計數(shù)值1%。

2.6混合料拌和

此項目中混凝土拌和采用的是拌合站進行拌和,嚴格根據(jù)設(shè)計配合比與拌和要求實施混合料拌和,待拌制結(jié)束之后需要進行取樣性能檢測,保證性能指標(biāo)符合規(guī)范要求才能夠選擇專用運料車將混合料運輸?shù)巾椖渴┕がF(xiàn)場,而抵達施工現(xiàn)場后還需要實施二次檢查,重點檢查混合料坍落度,以確?;炷撂涠忍幱冢保场保福悖怼?

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),等到鉆機就位且各項準(zhǔn)備工作完成之后才可以正式開啟鉆機,然后按照“由慢到快”的順序?qū)嵤┿@進,若是鉆進施工階段出現(xiàn)了偏移則必須及時停止施工。該項目中鉆孔施工參數(shù)必須進行仔細、認真記錄,特別是電流突變點與終孔電流等,從而為竣工驗收復(fù)核創(chuàng)造有利條件。

2.8灌注、拔管以及清渣

當(dāng)鉆進成孔到設(shè)計要求標(biāo)高之后,需要對閥門中的氣體進行檢查,同時確保氣體全部排出之后,才可以正式實施混凝土泵送。此項目中提鉆速度應(yīng)控制為1.5~2.5m/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)束且達到了初凝狀態(tài),則應(yīng)將樁頂蓋住,根據(jù)設(shè)計規(guī)定要求實施養(yǎng)護。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渣清理干凈,同時把鉆機平穩(wěn)移動到下一個施工樁位,嚴格按照要求實施樁體灌注。

3總結(jié)

本文以實際公路工程項目為例,重點研究了軟土路基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。

參考文獻:

[1]毛宗原,毛剛,王丹,等.碾壓填土地基上的CFG樁復(fù)合地基應(yīng)用和研究[J].建筑技術(shù),2019,50(12):1466-1469.

[2]李鑫.局部軟弱地層條件下CFG樁復(fù)合地基特性分析[J].廣東土木與建筑,2021,28(5):54-58.

[3]曾偉,曹鋒.高速公路CFG樁復(fù)合地基振動成型法試驗研究[J].交通科學(xué)與工程,2020,36(4):22-27.

[4]皇甫宗致.CFG樁在市政道路軟土路基加固處理中的應(yīng)用[J].中國建設(shè)信息化,2021,27(5):64-65.

[5]史經(jīng)峰.公路工程軟土地基施工處理中CFG樁的應(yīng)用[J].中國高新科技,2020,4(8):112-113.

作者:常晉姝 單位:山西誠達公路勘察設(shè)計有限公司晉中分公司