沉管灌注樁在公路軟基處理施工中的應(yīng)用

汪軻

摘 要： 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，公路工程中廣泛運用沉管灌注樁技術(shù)，可有效提高樁體承受力，減少工程結(jié)構(gòu)沉降現(xiàn)象，更好保證工程穩(wěn)定性。本文在充分了解沉管灌注樁作用原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體工程案例，對公路軟基處理中沉管灌注樁施工工藝及注意事項進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞： 沉管灌注樁；軟基處理；概況

一、沉管灌注樁的作用原理

沉管灌注樁是利用錘擊打樁設(shè)備或振動沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。它以錘擊沉管灌注樁和振動沉管灌注樁最為常見。它們的施工工藝是：使用錘擊式樁錘或振動式樁錘將一定直徑的鋼管沉入土中，造成樁孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土，最后拔出鋼管，便形成所需要的灌注樁。一般適用于粘性土、粉土、濕陷性黃土、淤泥、淤質(zhì)泥土、稍密及松散的砂土及人工填土。具有施工操作簡便、機械化程度高、速度快、工期短、造價低、適應(yīng)范圍廣等特點，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

二、工程概況

某公路工程全長111.6km，為雙向六車道，路基寬35.0m，擬建公路路線主要分布于杭嘉湖沖湖積平原以及濱海平原地貌上，現(xiàn)狀為大片農(nóng)田，并分布較多河道與漁塘。勘察揭示，擬建公路沿線典型路基土層主要分布如下：

①層填土：色雜，結(jié)構(gòu)松散，主要由粘性土組成，含植物根系，厚度0.5～1.0m。

②層亞粘土：灰黃色，軟塑，飽和，高壓縮性，含鐵錳質(zhì)氧化斑點，下部夾灰藍(lán)色條紋，厚度1.5～2.0m。

③層淤泥質(zhì)粘土：灰色，流塑，飽和，高壓縮性，含有機質(zhì)斑點，局部為淤泥，一般厚度在5.0～8.0m，局部路段可達(dá)15.0m以上。

④層亞粘土：褐黃—灰黃色，可塑，飽和，中壓縮性，含鐵錳質(zhì)氧化斑點，一般厚度在4.0～6.0m，局部路段缺失，被③層淤泥質(zhì)土切割。

⑤層亞粘土：灰色，軟塑，飽和，中壓偏高縮性，一般厚度在4.0～5.0m，局部地段缺失。

⑥層粘土：黃褐—褐黃色，硬塑，飽和，中壓縮性，含鐵錳質(zhì)氧化結(jié)核及斑點，一般厚度在8.0～10.0m。為更好地解決公路軟基問題，決定選取沉管灌注樁進(jìn)行施工。

三、振動沉管灌注樁施工工藝

1、清表整平

清除原地面10～30cm厚的耕植土和雜物，場地低洼處應(yīng)回填素填土，碾壓整平，測量整平后的地面高程，地表過軟路段應(yīng)設(shè)置施工墊層，防止施工機械失穩(wěn)或沉陷。

2、樁位放樣

根據(jù)設(shè)計圖紙放出Y型樁中心點，要求樁位中心距偏差小于2.0cm。在路基兩側(cè)外5.0m處設(shè)放兩條基準(zhǔn)線，隨時校側(cè)場地內(nèi)樁位中心點位置因施工而造成的偏差。

3、樁機安裝及成孔

成孔器的安裝是樁機在沉樁前的最后一道關(guān)鍵性技術(shù)，在安裝時需控制底套筒的環(huán)行空隙的密封性。調(diào)整好樁機的水平度及垂直度，樁機水平度控制在1.0%以內(nèi)，垂直度控制在0.5%以內(nèi)。樁機平整、穩(wěn)固就位，埋好事先預(yù)制好的Y型樁預(yù)制樁尖，使成孔器的內(nèi)外鋼管底端分別頂住Y型預(yù)制樁尖的內(nèi)外臺階支撐面，并鋪纖維性布料，作為密封性材料，檢驗成孔器的垂直度（小于0.5%）。對中后，不能再移動機械設(shè)備，放下沉管并輕壓入土體中50～100mm，振動錘激振下沉到設(shè)計標(biāo)高。

4、混凝土灌注及振動拔管

在灌注樁身混凝土之前，根據(jù)本地區(qū)工程施工經(jīng)驗以及試打樁時的技術(shù)參數(shù)，預(yù)估充盈系數(shù)（本地區(qū)一般大于1∶15），計算投料方量，分批投料。待樁管灌滿混凝土之后，先振動5～10s，再拔管，每拔0.5～1.0m停拔，振動5～10s；如此反復(fù)，至樁管全部拔出。在拔管過程中，應(yīng)分段添加混凝土，每次向樁管內(nèi)盡量多裝混凝土，借其自重抵消樁身所受的孔隙水壓力，一般保持管內(nèi)混凝土面始終不低于地面或高出地下水位1.0～1.5m以上，使之有一定的擴散力。至樁頂2.0m左右時一次性拔管到地面，樁頂實際澆注面高出設(shè)計要求50cm，詳細(xì)地記錄灌注混凝土量，并計算混凝土的充盈系數(shù)。

由于Y型樁鋼模結(jié)構(gòu)改進(jìn)，樁模內(nèi)由于中隔板的設(shè)置，填補模孔用的模內(nèi)混凝土料倉大為減小，模內(nèi)混凝土必須及時跟上拔樁模速度逸出模外，才能充分填充樁模所造成的?？?，否則會影響成樁的混凝土充盈系數(shù)。解決措施為：減小骨料粒徑；添加混凝土外加劑，以增加混凝土和易性，放慢拔管速度等。對于拔管速度，主要應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)、地下水等條件及工程技術(shù)要求，并參照本地區(qū)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，一般應(yīng)控制在1.0m/min以下，其主要原則是：均勻有致，宜慢忌快，密振慢拔，邊振邊拔，振拔相間，只有這樣方可使管內(nèi)混凝土完全流出管外。對于流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)土，不宜多振，以邊振邊拔為宜。

5、樁頭處理

在Y型樁成樁施工完畢14d后，挖出樁頂土渣，鑿除泥漿層，鋪筑蓋板墊層。待基樁質(zhì)量檢測合格后，按設(shè)計要求進(jìn)行蓋板以及土工格柵等施工。

6、成樁質(zhì)量檢驗

各路基處理路段Y型樁施工結(jié)束28d后，按照該段總成樁數(shù)的10%進(jìn)行低應(yīng)變動力試驗，檢測樁身完整性；按照該段總成樁數(shù)的1%（不少于3根）進(jìn)行靜載荷試驗，檢測單樁容許受壓承載力，靜載荷試驗采用慢速維持荷載法。在低應(yīng)變檢測結(jié)果表明，樁身質(zhì)量總體較好，未出現(xiàn)Ⅲ類、Ⅳ類樁，Ⅱ類樁約占檢測樁數(shù)的15%～20%；單樁受壓靜載荷試驗結(jié)果表明，單樁承載力全部滿足設(shè)計要求。

四、公路軟基處理中沉管灌注樁的注意事項

1、在軟基段上根據(jù)設(shè)計文件和地質(zhì)條件合理選擇試樁的位置，并機具就位。？采用單打法進(jìn)行沉樁作業(yè)，作業(yè)過程中根據(jù)沉管速度和電流變化確定地層地質(zhì)變化情況。沉管至持力層標(biāo)高或設(shè)計標(biāo)高后，根據(jù)沉管時確定的地層地質(zhì)變化情況，初步擬定拔管速度。在拔管過程中及時測定推算各種地層中混凝土的充盈系數(shù)，在不能滿足要求時及時采取補救措施。

2、施工前應(yīng)復(fù)核測量基線、水準(zhǔn)基點和樁位。樁基軸線的定位點及施工地區(qū)附近所設(shè)的水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)置在不受樁基施工影響的地方。沉樁設(shè)備就位后必須平正、穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動。為準(zhǔn)確控制沉樁深度，應(yīng)在機架或樁管上標(biāo)志醒目的深度標(biāo)記。樁身必須垂直。應(yīng)在機架上相互垂直兩面上分別設(shè)置兩個0.5kg重的吊線錘，并劃上垂直線。

3、沉管灌注樁施工中，應(yīng)注意觀察樁頂和地面有無隆起及水平位移情況，并應(yīng)及時研究，采取措施。沉樁過程中樁突然下沉困難或不能下沉?xí)r，可能樁尖損壞或遇到地下障礙物，應(yīng)及時將樁管拔出，進(jìn)行研究處理后，重新插入進(jìn)行施工。

4、檢查成孔質(zhì)量合格后應(yīng)盡快灌注混凝土。在灌注過程中應(yīng)用測錘測定混凝土的灌注高度，以檢查灌注質(zhì)量。灌注充盈系數(shù)不得小于1。加強施工管理，密切注意樁身混凝土有無發(fā)生縮頸及斷樁等現(xiàn)象，若有發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即采取反插法或復(fù)打法及時處理。

五、結(jié)束語

綜上所述，軟土地基條件下，選用沉管灌注樁樁型處理地基，可以提高地基承載力，施工中只要選擇好施工工藝，采用沉管灌注樁設(shè)計方案，施工是可行的，相對比較經(jīng)濟合理，施工速度較快，能滿足樁基數(shù)量大的要求。

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