路橋施工中樁基加固技術(shù)探究

鄒明輝，甘軾（江西省四通路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 新余 338000）

路橋施工中樁基加固技術(shù)探究

鄒明輝，甘軾
（江西省四通路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 新余 338000）

為了保證路橋工程的質(zhì)量，提高路橋工程的安全性能，需要對(duì)其樁基進(jìn)行加固處理。論文結(jié)合過(guò)往的一些經(jīng)驗(yàn)，指出在路橋工程中樁基存在的一些主要問(wèn)題，對(duì)路橋施工中樁基加固的技術(shù)進(jìn)行探究，旨在提出科學(xué)合理的施工技術(shù)方法，供同類工程參考。

路橋施工；樁基加固；微型樁加固；技術(shù)探究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.044

在我國(guó)的交通道路網(wǎng)絡(luò)中，路橋是其中的一個(gè)重要組成部分，尤其在我國(guó)的公路運(yùn)輸中，路橋工程質(zhì)量的好壞時(shí)刻影響著公路運(yùn)輸?shù)陌踩ｋS著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的施工技術(shù)方法不斷更新和完善，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作也一直在進(jìn)步。公路網(wǎng)絡(luò)的不斷延伸不僅為人們的生活提供了很大的便利，對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展也起到了重要推動(dòng)作用。

1　路橋工程中常見(jiàn)的樁基質(zhì)量問(wèn)題

路橋作為社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施，在公路運(yùn)輸中被使用的頻率和不斷擴(kuò)建的需求越來(lái)越大，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)路橋所承載的負(fù)荷量也越來(lái)越大。為了保障公路運(yùn)輸?shù)陌踩奥窐蚬こ痰馁|(zhì)量，探究路橋施工中樁基加固的技術(shù)是行業(yè)內(nèi)每一個(gè)人都應(yīng)積極參與思考的重點(diǎn)工作。路橋工程的質(zhì)量對(duì)我國(guó)公路交通的安全運(yùn)行起著決定性的作用，近些年來(lái)我國(guó)路橋建筑行業(yè)的飛速發(fā)展讓人們的生活發(fā)生了日新月異的變化。然而在實(shí)際路橋工程中，由于經(jīng)驗(yàn)的不足和施工技術(shù)落后，導(dǎo)致在當(dāng)前路橋工程中的樁基施工出現(xiàn)了很多問(wèn)題。

1.1樁基的常見(jiàn)問(wèn)題

在路橋施工中進(jìn)行樁基加固時(shí)會(huì)對(duì)其產(chǎn)生阻礙的是樁基的沉降，而引起樁基沉降的主要原因有兩點(diǎn)，一是樁基沉渣清理不徹底，二是樁基設(shè)計(jì)不合理。前者會(huì)導(dǎo)致樁基承載力不夠而發(fā)生沉降[1]，后者會(huì)因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中同種連續(xù)梁采用了不同的樁基形式造成樁基不均勻發(fā)生沉降。造成樁基沉降的基本原理都是樁基之間的土和樁基頂部或者下部位在受到壓力時(shí)會(huì)發(fā)生形變，這種形變通常與樁基的土質(zhì)、載荷量、樁間間距的大小、樁基的工藝設(shè)計(jì)等因素有關(guān)。

樁基的土質(zhì)太軟，樁基壓縮的形變程度就大；樁基的土質(zhì)太硬，其壓縮后的形變程度就小。一般沉降現(xiàn)象都發(fā)生在樁基土質(zhì)太軟的情況下，在對(duì)樁基進(jìn)行加固施工時(shí)，由于土承受壓力的能力不夠而發(fā)生側(cè)移，地基整體和樁間土都會(huì)經(jīng)壓縮而發(fā)生形變，群樁將出現(xiàn)沉降。通過(guò)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通常情況下在砂土中的樁基比在硬黏土中的樁基出現(xiàn)沉降的可能性更大。

樁基之間的間距越大，地基整體壓縮形變?cè)谌簶冻两抵械谋壤驮叫?，且受到載荷量和土質(zhì)等其他性質(zhì)的影響也越小[2]。在樁基之間的間距比較小的時(shí)候，其出現(xiàn)沉降的原因通常是載荷量、承臺(tái)設(shè)置以及樁間間距3種因素共同作用的結(jié)果，在實(shí)際分析中也要結(jié)合這3種因素來(lái)共同進(jìn)行探討。

1.2灌注樁的常見(jiàn)問(wèn)題

灌注樁鉆孔是利用不同的鉆孔工具，在地基的石土中鉆出1個(gè)直徑為圓形的孔（見(jiàn)圖1），當(dāng)鉆到設(shè)計(jì)所需的高度時(shí)，將鋼筋架導(dǎo)入鉆孔中，再利用導(dǎo)管將混凝土灌注進(jìn)去，形成一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)實(shí)粗壯的圓柱形樁基。影響鉆孔灌注樁施工的因素很多，如：鉆孔偏斜、卡鉆、縮孔、掉鉆、卡管、斷樁、鋼筋籠上浮等。

圖1　圓形鉆孔圖

2　路橋施工中樁基加固的原理

2.1提高樁基的承載能力

為了提高樁基的承載能力，改善持力層的性能，就要增強(qiáng)橋梁樁基承臺(tái)的性能，而鉆孔灌注樁技術(shù)的加固原理就是對(duì)群樁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，依據(jù)群樁的實(shí)際情況在橋梁樁基的周圍進(jìn)行灌注。增加承臺(tái)就相當(dāng)于增加了新的樁基，利用增加原來(lái)柱樁的直徑來(lái)增加其承載負(fù)荷的能力。在鉆孔灌注成孔的過(guò)程中，會(huì)一定程度地破壞土壤原本的穩(wěn)定性，但在鉆孔后灌注混凝土?xí)r，用高壓使?jié){料深入樁基周圍的土壤中，起到填筑的作用，然后將其壓實(shí)并等其凝固，形成的混凝土和原土質(zhì)層混合物就能形成一個(gè)十分堅(jiān)韌的新層面。樁基周圍持力層的物理性能和化學(xué)性能的穩(wěn)定性都有了大大的提高，樁基的承載能力也會(huì)變強(qiáng)[3]。

隨著二孩政策的放開(kāi)，越來(lái)越多的女性選擇生育二孩，其中有很多孕婦屬于高齡孕婦。和年輕孕婦相比，二胎高齡孕婦的身體機(jī)能如應(yīng)激能力、代償能力等均處于下滑趨勢(shì)，不僅導(dǎo)致妊娠合并癥發(fā)生概率升高，也會(huì)引發(fā)孕婦產(chǎn)生焦慮抑郁等心理問(wèn)題，給孕婦和胎兒均造成不良影響[12-13]。研究表明，孕婦發(fā)生焦慮抑郁等不良心理問(wèn)題的可能性達(dá)到12%～54%，且二胎高齡產(chǎn)婦的出現(xiàn)焦慮抑郁的可能性更大，而焦慮抑郁的產(chǎn)生又可能導(dǎo)致孕婦分娩出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)[14-15]。因此對(duì)二胎高齡孕婦焦慮抑郁產(chǎn)生因素進(jìn)行分析并采取相應(yīng)措施對(duì)孕婦及胎兒的健康有重要意義。

2.2提高樁基的樁側(cè)摩阻力

灌注混凝土加粗樁基的直徑還能夠使樁基外圍形成1個(gè)有效的保護(hù)殼。在沒(méi)有灌注混凝土壓漿之前，樁基在土壤下面會(huì)受到樁孔內(nèi)部沉渣、孔壁泥皮的摩擦阻力，如果樁基與樁孔之見(jiàn)的直徑差別太大，在下樁時(shí)受到的阻力就越大，這種情況下樁基的樁側(cè)摩阻力就會(huì)被大大削弱。

在將混凝土泥漿灌入鉆孔時(shí)能夠有效增加樁基的直徑和土壤的密度，在壓漿的過(guò)程中，混凝土水泥漿液返流，可以有效消除泥皮并包裹沉渣，由此增強(qiáng)鉆孔環(huán)境的和諧性，從而大大提高了樁基的側(cè)摩阻力。

3　路橋施工中加固樁基可采取的技術(shù)方法

3.1微型樁加固技術(shù)

在路橋工程樁基加固工作的實(shí)施中，微型樁加固技術(shù)因其施工簡(jiǎn)單、運(yùn)用靈活、加固效果顯著、承載能力高且占用施工面積小不受施工面的限制而被業(yè)內(nèi)廣泛使用[4]。

微型樁加固技術(shù)就是鉆出1個(gè)直徑較小的灌注樁孔，在不同的情況下要用不同的成孔方法。由于微型樁所占用的位置小，因此成孔也能更為密集，在樁基加固工程中按照合理的設(shè)計(jì)安排可以形成1個(gè)星羅密布的微型樁體系。我國(guó)微型樁加固的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，施工中可以采用的機(jī)械的種類也比較多，在多種地質(zhì)環(huán)境中都能采用此法來(lái)對(duì)樁基進(jìn)行加固。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，微型樁加固的效果是十分顯著的，在微型樁體系中每一個(gè)樁基的承載能力和側(cè)摩阻力都有了提高，整個(gè)工程體系的負(fù)載能力和綜合性能也都顯著提高。

3.2微型樁加固技術(shù)的實(shí)施

按照不同的地質(zhì)情況采用不同的成孔方法，常見(jiàn)的有干成孔法和循環(huán)泥漿護(hù)壁成孔法，前者在鉆孔過(guò)程中需要反復(fù)提鉆進(jìn)行清理，后者則是在鉆頭鉆至一定深度后再提鉆進(jìn)行清孔處理。當(dāng)孔徑較小的時(shí)候，植入單根鋼筋，當(dāng)孔徑較大的時(shí)候則需植入鋼筋籠，最后再將混凝土通過(guò)導(dǎo)管灌入孔內(nèi)，使之形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在完成上述工作后就要實(shí)施壓漿，前期要進(jìn)行壓漿實(shí)驗(yàn)然后按照壓漿工序來(lái)開(kāi)展工作，一般在鉆孔灌注樁成型兩周后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)要利用超聲波檢測(cè)，然后實(shí)施柱底壓漿。全部工序完成后要制作壓力表，統(tǒng)計(jì)和報(bào)告工程的基本情況和實(shí)際效果。

3.3優(yōu)化持力層條件，增強(qiáng)樁基的承載力

在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，為了能夠全面提高立樁的負(fù)荷能力，就必須優(yōu)化持力層的條件、增強(qiáng)樁基的負(fù)荷能力。樁基的負(fù)荷功能與樁底負(fù)荷、樁體表皮、土層移動(dòng)都有著十分緊密的關(guān)系，因此，要提高樁基的負(fù)荷功能也要從這3個(gè)方面入手。在對(duì)樁基注漿的過(guò)程中，首先要用超高壓輸送漿料，使振搗器附近的土層在壓能差的作用下開(kāi)裂滲氮，然后將漿料注入裂縫中，并在注漿的過(guò)程中將樁邊的土層壓實(shí)，待其凝固之后就會(huì)形成1個(gè)高強(qiáng)度的土層結(jié)構(gòu)，持力層的條件無(wú)論是從力學(xué)角度還是物理角度來(lái)說(shuō)都得到了優(yōu)化，樁基的負(fù)荷能力也大大提高。

3.4增強(qiáng)樁基側(cè)摩阻力

灌注混凝土加粗樁基的直徑還能夠使樁基外圍形成1個(gè)有效的保護(hù)殼。在沒(méi)有灌注混凝土壓漿之前，樁基在土壤下面會(huì)受到樁孔內(nèi)部沉渣、孔壁泥皮的摩擦阻力，如果樁基與樁孔之見(jiàn)的直徑差別太大，在下樁時(shí)受到的阻力就越大，這種情況下樁基的樁側(cè)摩阻力就會(huì)被大大削弱。通過(guò)不斷用填料的方式來(lái)填補(bǔ)樁土與樁體界面之間的空白，將混凝土泥漿灌入鉆孔，就能夠有效增加樁基的直徑和土壤的密度。在壓漿過(guò)程中，混凝土水泥漿液返流，可以有效消除泥皮并包裹沉渣，由此增強(qiáng)鉆孔環(huán)境的和諧性，從而大大提高了樁基的側(cè)摩阻力。

3.5科學(xué)選取壓漿參數(shù)

在壓漿過(guò)程中需要選取的壓漿參數(shù)一般包括水灰比、注漿壓力、注漿壓力中止等，在實(shí)施樁基灌漿工作之前，就要根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)預(yù)設(shè)各項(xiàng)參數(shù)，再利用得出的參數(shù)進(jìn)行樁前試壓，以樁基的各項(xiàng)強(qiáng)度都能夠達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為前提，對(duì)照參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的判斷，并對(duì)不符合要求的參數(shù)進(jìn)行修改和數(shù)據(jù)調(diào)整。一般情況下，泌水率不得超過(guò)3%，泥漿拌合3h之后的泌水率在2%左右，24h之內(nèi)水分要被泥漿完全吸收，拌合好的漿料要在3h之內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)使用，在這個(gè)數(shù)據(jù)范圍內(nèi)試驗(yàn)得到的結(jié)果可供選取壓漿參數(shù)參考。

4　結(jié)語(yǔ)

在路橋工程中，對(duì)樁基進(jìn)行加固的方法的好壞決定了樁基加固的質(zhì)量，在加固過(guò)程中，除了要改善樁基持力層的條件之外還要提高樁基的側(cè)摩阻力。樁基加固工作中針對(duì)的對(duì)象主要是微型樁的加固，可采取的施工方法有鉆孔灌注樁技術(shù)和后壓漿技術(shù)。本文結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)水平，對(duì)微型樁加固技術(shù)做深入研究，來(lái)對(duì)路橋施工中樁基加固的技術(shù)進(jìn)行了全面、詳細(xì)的探討。

【1】孫志國(guó).關(guān)于路橋施工中樁基加固技術(shù)的研究[J].黑龍江信息科技，2013（6）:23-26.

【2】常春振.橋梁工程施工中的樁基加固技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016（9）:96-97.

【3】馬建，孫守增，楊琦，等.中國(guó)橋梁工程學(xué)術(shù)研究綜述[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2014（5）：71-74.

【4】周正宇.地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動(dòng)防護(hù)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2012.

Research on Pile Foundation Reinforcement Technology in LuqiaoConstruction

ZOU M ing-hui,GAN Shi
(JiangxiSitongHighwaysand BridgesGroupCo.Ltd.,Xinyu 338000,China)

Inordertoensurethequalityof theprojectin Luqiao,improve thesafetyperformanceof Luqiaoproject,itisnecessary to strengthen the pile foundation treatment.Combined w ith past experience,points out some main problems in road and bridge engineering,pile foundation,to explore the technologyofpile foundation reinforcement in road and bridge construction,aims to put forwardsomereasonableconstruction technologyandmethods,fortheindustry reference.

Luqiaoconstruction;pilefoundation reinforcement;micropilereinforcement;technicalresearch

U443.15;U445

A

1007-9467（2016）11-0146-03

鄒明輝（1974～），男，江西新余人，工程師，從事公路工程道橋研究。

2016-05-19