蘇龍海，孫寶君

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

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粉煤灰碎石混凝土樁在高速公路上的應(yīng)用

蘇龍海，孫寶君

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

在軟弱地基上的橋頭公路段施工中采用粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)，有助于進(jìn)一步提高施工質(zhì)量，為了進(jìn)一步加深相關(guān)人員對(duì)粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)的認(rèn)識(shí)，將結(jié)合具體案例對(duì)該技術(shù)進(jìn)行分析。

粉煤灰；碎石樁；軟土路基；應(yīng)用

1 工程簡(jiǎn)介

福州高速公路連接線L2標(biāo)段K5+850分離式立交橋橋頭項(xiàng)目施工中(下文簡(jiǎn)稱(chēng)為A項(xiàng)目)，就采用了粉煤灰碎石混凝土樁技術(shù)。該高速公路位于海積相平原地帶，淤泥厚度約為14～25 m，整體水平較厚。通過(guò)地質(zhì)勘察后發(fā)現(xiàn)，A項(xiàng)目中的淤泥多為飽和流塑狀，整體含水量較高。A項(xiàng)目工程為承重樁基礎(chǔ)橋，樁底為花崗巖持力層，位于丘陵上部，而另一側(cè)位于軟土基上，填土達(dá)到6.5 m，軟土層厚度也普片超過(guò)18 m。在A工程項(xiàng)目施工中，在軟土路基側(cè)施工中突然側(cè)滑，并形成了一個(gè)85.5m×21.4 m的滑移破裂帶，平均深度為1.5 m，總滑移面積超過(guò)1 800 m2，需要處理的面積達(dá)到2 400 m2，嚴(yán)重影響了A工程項(xiàng)目的正常施工進(jìn)度，需要對(duì)其進(jìn)行處理。

2 加固處理的方案的選取

在A項(xiàng)目施工中，共提出三種施工方案，分別為、粉煤灰碎石混凝土樁施工方案與施工方案。三種方案的對(duì)比資料如表1所示。

表1 三種方案適用性結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1的相關(guān)資料，A工程項(xiàng)目在綜合考慮各種因素外，最終決定采用粉煤灰碎石混凝土樁施工方案。

在施工過(guò)程中優(yōu)先布設(shè)樁位，一般樁徑為45 cm，樁距為150 cm。在A工程項(xiàng)目中，共有CFG樁1 188根，平均長(zhǎng)度為20.2 m，褥墊層厚30 cm級(jí)配碎石。

3 地基加固原理

3.1 樁體本身的作用

粉煤灰碎石混凝土樁之所以具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，這與樁體本身的作用存在密切關(guān)系。在荷載作用影響下粉煤灰碎石混凝土樁的壓縮性明顯小于周?chē)恋兀@就會(huì)促使土體荷載過(guò)多的集中在樁上。因此，粉煤灰碎石混凝土樁具有提高地基承載力的功能。通過(guò)相關(guān)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰碎石混凝土樁的單樁對(duì)地基的樁體應(yīng)力比為24.3～29.4，而四樁復(fù)合地基樁體應(yīng)力比達(dá)到31.4～35.2。從上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，樁體數(shù)量越多，則對(duì)地基承載力的改善作用越明顯。

3.2 擠密作用

在粉煤灰碎石混凝土樁施工中，在振動(dòng)作用的影響下會(huì)不斷使土壤“擠密”，這有助于進(jìn)一步優(yōu)化土壤的含水量、孔隙比等，使其能更好的滿足工程施工要求。

3.3 褥墊層作用

在實(shí)施粉煤灰碎石混凝土樁施工后，會(huì)使樁、地基等共同承擔(dān)荷載，并優(yōu)化基礎(chǔ)底面的應(yīng)力情況。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)優(yōu)化褥墊層厚度，有助于不斷優(yōu)化樁、地基對(duì)荷載的分擔(dān)情況。通過(guò)下表對(duì)粉煤灰碎石混凝土樁的效果進(jìn)行研究。

4 原材料要求

(1)粉煤灰：主要成分包括SiO2、Al2O3等，為了降低工程造價(jià)，A工程項(xiàng)目使用福建省華能燃煤發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢料，在性能檢測(cè)中，盡量選擇細(xì)粉煤灰、球形顆粒粉煤灰，以保證粉煤灰原材料具有良好的活性，能滿足混合料拌制施工的要求。

(2)石子、石屑、水泥等：碎石是粉煤灰碎石混凝土樁的主要原材料，在施工中向其中添加一定的石屑，有助于優(yōu)化碎石孔隙，保證其級(jí)配。同時(shí)在添加碎石后，有助于增加原材料的接觸比表面積，進(jìn)而錢(qián)黃瓜其抗剪強(qiáng)度。在A工程項(xiàng)目施工中，所選擇的水泥為32.5#普通硅酸鹽水泥。為了進(jìn)一步加深相關(guān)人員對(duì)A工程項(xiàng)目原材料性能的認(rèn)識(shí)，統(tǒng)計(jì)相關(guān)資料如表1所示。

指標(biāo)材料粒徑/mm密度/(t/m3)松散密度/(t/m3)含水率/%石子20～502.65～2.751.35～1.42<0.95石屑2.5～102.70～2.751.45～1.50<1.05

5 施工過(guò)程

5.1 場(chǎng)地整平及墊層的施工

在A項(xiàng)目施工中，考慮到粉煤灰碎石混凝土樁主要用在飽和的淤泥地基上，但由于此路段地基的強(qiáng)度不滿足施工要求，因此在施工前需要處理原有地基：換填40 cm后粗顆粒找平，再檢測(cè)其強(qiáng)度，待強(qiáng)度參數(shù)滿足施工要求后，準(zhǔn)備粉煤灰碎石混凝土樁施工。

5.2 預(yù)制樁靴(樁尖)

A工程項(xiàng)目使用C25混凝土預(yù)制裝靴，其相關(guān)規(guī)格為L(zhǎng)=1.05 B，B設(shè)計(jì)為45 cm。

5.3 放樁位線

在放樁位線時(shí)，主要結(jié)合施工圖紙的相關(guān)要求，做好樁位標(biāo)識(shí)、編號(hào)等工作，并明確不同樁號(hào)的施工工序。在A工程項(xiàng)目中，為保證放樁位線的科學(xué)性，主要遵守以下分區(qū)原則進(jìn)行處理。

(1)保證同一施工區(qū)段內(nèi)樁長(zhǎng)相同；

(2)每區(qū)內(nèi)間隔樁不應(yīng)少于一天能施工的樁的數(shù)量。

(3)需要嚴(yán)格的按照分三取進(jìn)行作業(yè)，并根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況對(duì)樁位進(jìn)行優(yōu)化。在A項(xiàng)目中，共分為三區(qū)，三區(qū)樁的數(shù)量分別為402根、398根、388根。

5.4 沉管

(1)樁機(jī)就位后，調(diào)整沉管使其與地面垂直，并將垂直偏度嚴(yán)格控制在1.0%的范圍內(nèi)。

(2)將樁靴埋入地表以下，其埋入深度由工程項(xiàng)目實(shí)際情況而定，一般深度普遍大于300 mm。

(3)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，開(kāi)始沉管。在該階段施工中，需要控制樁機(jī)，切忌出現(xiàn)錯(cuò)位、傾斜等問(wèn)題。

(4)沉管過(guò)程中必須做好記錄。激振電流每沉1 m記錄一次，對(duì)土層變化處應(yīng)特別說(shuō)明，直到沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

5.5 投料

(1)沉管過(guò)程中進(jìn)行空中投料；若沉管達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高也需要盡早投料，且投料深度能與鋼管料口平齊。

(2)針對(duì)工程項(xiàng)目中存在的上料不多現(xiàn)象，需要將沉管達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后再進(jìn)行投料。但在這階段施工中需要注意的是，需要在拔管前進(jìn)行投料，確保樁頂標(biāo)高能滿足工程項(xiàng)目要求。

(3)應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制配合比，將石屑等特殊施工原材料的雜質(zhì)控制在5%以下。

(4)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比配置混合料，結(jié)合坍落度控制用水量。在成樁之后需要進(jìn)行檢查，保證頂浮漿厚度始終小于20 cm。

(5)混合料的攪拌時(shí)間不得少于1 min，且攪拌必須均勻。

(6)在單樁施工過(guò)程中隨機(jī)抽樣做抗壓試塊。

5.6 拔管

(1)持續(xù)加送混合料直至與鋼管投料口平齊，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，振動(dòng)沉管約10 s；之后邊振動(dòng)邊拔管，若有特殊要求可以相應(yīng)的添補(bǔ)混合料。以保證樁頂浮漿厚度能滿足施工要求。

(2)按照勻速、垂直的要求拔管，在A項(xiàng)目中，相關(guān)人員根據(jù)路基的實(shí)際情況將其拔管速度控制在1.0 m/min左右。

(3)當(dāng)樁管拔出地面確認(rèn)符合設(shè)計(jì)要求后用粒狀材料或濕粘土封頂，然后移動(dòng)沉管機(jī)，繼續(xù)施打下一樁。

5.7 施打順序

在施工過(guò)程中，考慮到連續(xù)施打可能會(huì)引起樁被擠扁或縮頸等不良問(wèn)題，但基本上不會(huì)發(fā)生斷樁現(xiàn)象。在A工程項(xiàng)目中，采用間隔施打方法，即橫向、縱向均間隔一樁進(jìn)行施打，并在施打接受7 d后施打間隔樁。

5.8 樁頭處理

CFG樁要求有一定長(zhǎng)度的保護(hù)樁，其長(zhǎng)度為50 cm，待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度(一般為7 d齡期即可)方可進(jìn)行基槽開(kāi)挖等工作，采用人工開(kāi)挖，保護(hù)樁(預(yù)留加長(zhǎng)部分)人工鑿除，樁頂標(biāo)高高出樁間土3 cm。

5.9 褥墊鋪設(shè)

在粉煤灰碎石混凝土樁樁頭處理接受，A工程項(xiàng)目相關(guān)人員為了進(jìn)一步強(qiáng)化樁的受力能力，決定在地基上鋪設(shè)一層級(jí)配碎石褥墊層，其厚度約為30 cm，且最大粒徑小于3 cm。在施工過(guò)程，嚴(yán)禁使用大振動(dòng)能量的設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)，對(duì)于樁間含水量較小的位置，采用人工分層法進(jìn)行統(tǒng)一處理。

6 CFG樁加固地基結(jié)果分析

整個(gè)A工程項(xiàng)目共的工程項(xiàng)目共持續(xù)了一年零三個(gè)月，在施工期檢測(cè)的沉降量為3.6 cm，總側(cè)向位移為2.8 cm。在A項(xiàng)目施工結(jié)束后，共產(chǎn)生1.6 cm左右的沉降，之后未發(fā)生沉降現(xiàn)象；在施工結(jié)束后出現(xiàn)約2.0 cm位移，之后沒(méi)有出現(xiàn)兩側(cè)位移情況。

通過(guò)對(duì)上文資料進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，通過(guò)粉煤灰碎石混凝土樁處理軟弱地基，有助于進(jìn)一步強(qiáng)化地基承載能力，并在較短時(shí)間內(nèi)使地基趨于穩(wěn)定。因此可以判斷，在工程項(xiàng)目施工中應(yīng)用粉煤灰碎石混凝土樁施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用價(jià)值，值得在更多項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用與推廣。

2016-01-11

蘇龍海(1974-),男,高級(jí)工程師，研究方向：橋梁設(shè)計(jì)。

U416.214

C

1008-3383(2016)12-0005-02