吳和清 羅志雄 楊鴻 李建新 趙天平 胡建全 張?zhí)鞓s
摘 ? ?要:由于道路是為柔性基礎(chǔ),素混凝土樁具備剛性樁的特點(diǎn)及性狀,素混凝土樁在實(shí)際路基軟基深層處治中更為經(jīng)濟(jì)、高效。同時(shí)結(jié)合大戛高速新平西互通A匝道高填方軟基深層處治工程實(shí)例,介紹了軟基中復(fù)合地基的設(shè)計(jì)與施工參數(shù)、施工方法以及施工控制要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:高速公路;軟基處治;素混凝土樁;復(fù)合地基
1 ?概述
素混凝土樁與水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)同屬于低強(qiáng)度樁范疇,是針對(duì)碎石樁承載特性的不足,加以改進(jìn)而發(fā)展形成起來(lái)的。
同其他復(fù)合地基加固樁相比較而言,素混凝土樁具有樁身材料取材方便、較碎石樁樁身整體性較好及剛度大、較鋼筋混凝土樁更為經(jīng)濟(jì)、較水泥土樁樁身強(qiáng)度及剛度大、較CFG樁樁體配比進(jìn)度高且易控制等特點(diǎn)。同時(shí)由于其具有剛性樁的某些特性,在荷載作用下,素混凝土不會(huì)壓脹變形,樁承受的荷載可通過(guò)樁周側(cè)摩阻力有效傳至深層地基中,因此素混凝土樁復(fù)合地基具有承載力提高幅度大,地基變形小的特點(diǎn)。此法在用于處治高速公路軟基中,能更好的解決基底承載力不足、路基不均勻沉降等問(wèn)題。
2 ?工程概況
AK1+420~AK1+550段填方為大戛高速新平西互通A匝道的一段高填方區(qū)間,2018年4月份填方坡腳明顯隆起,發(fā)生垮塌。經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、勘查單位等參建單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察,需對(duì)該滑坡進(jìn)行處置。補(bǔ)充完善相關(guān)位置地勘資料,明確基底軟弱層的范圍,深度,厚度以及相關(guān)參數(shù)。
AK1+420~AK1+550變形體屬構(gòu)造侵蝕中山地貌,原始地形為緩坡與農(nóng)田及耕地交界,自然坡度約34°,高程介于1523~1552m之間,相對(duì)高差29m。原坡頂部有一機(jī)耕路蜿蜒而過(guò),中前部主要為農(nóng)田及耕地。變形體長(zhǎng)沿公路前進(jìn)方向縱向長(zhǎng)約130m,橫向?qū)捈s70m,高差約18m。變形體上緣邊界距離A匝道中線約14m,平面位置位于A匝道高填路基段AK1+420~AK1+550第三級(jí)填方邊坡內(nèi)。經(jīng)鉆探測(cè)算塌方約6萬(wàn)立方米,屬于淺層小型變形。變形模式是推移式,現(xiàn)場(chǎng)發(fā)育特征有坡腳起拱開(kāi)裂、路堤邊坡向東平移。
3 ?原因分析
變形體范圍原始地形為構(gòu)造侵蝕中山坡地地形,微地貌為緩坡坡腳與耕地農(nóng)田交界。變形土體由填土、粉質(zhì)粘土及泥炭質(zhì)組成,結(jié)構(gòu)較松散,易受降雨及地表水入滲運(yùn)移的影響;填土與粉質(zhì)粘土及泥炭土的透水性差異較大,為相對(duì)隔水層。暴雨及久雨條件下,地表水沿填土體下滲,接觸面被軟化,形成軟弱夾層,上層土體亦沿此層蠕滑。
4 ?處理措施
清除滑動(dòng)土方+素混凝土樁加固
4.1 ?處治措施
清除已經(jīng)發(fā)生滑動(dòng)的填方路基,在原地面上實(shí)施素混凝土樁。清除的土體可堆放至坡腳處作為反壓護(hù)道,高度2m。
素混凝土樁采用C20素混凝土成樁,宜采用振動(dòng)沉管灌注法成樁,振動(dòng)沉管灌注混合料時(shí)粗集料最大粒徑不宜大于50mm??蓳饺肷?、石屑等細(xì)集料改善級(jí)配。水泥采用42.5R及以上礦渣硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
素混凝土樁樁徑0.4m,按正三角形布置,樁間距1.5m。樁體同配比室內(nèi)試塊28天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不低于20MPa,單樁承載力不小于200kN;單位復(fù)合地基承載力不小于130 kPa,140kPa,160kPa,180kPa,200kPa(對(duì)應(yīng)于路基填高6m以下、6~7m、7~8m、8m~9m、9m~10m),樁長(zhǎng)為15m(或進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層)。樁基實(shí)施完畢,在路基填筑過(guò)程中,仍需按照排水固結(jié)的工藝控制填筑速度和進(jìn)行預(yù)壓。
樁頂設(shè)置35cm砂礫墊層+30cm碎石墊層,碎石采用級(jí)配碎石,直徑不得大于5cm。碎石墊層頂部和底部各鋪設(shè)一層雙向土工格柵。
4.2 ?穩(wěn)定性分析:
通過(guò)對(duì)該軟土進(jìn)行穩(wěn)定性分析,滑面下部應(yīng)為粉質(zhì)黏土及泥炭土,下伏侏羅系上統(tǒng)妥甸組(J3t)泥巖,上部為土層,整體滑動(dòng)面為圓弧滑動(dòng)。
對(duì)填方進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及軟土地基沉降驗(yàn)算,計(jì)算所得邊坡安全系數(shù)為1.333,地基承載力滿(mǎn)足要求,工后地基總沉降為0.251m。
5 ?素混凝土樁施工
5.1 ?施工設(shè)備
根據(jù)重錘輕打的原則,結(jié)合樁的直徑、長(zhǎng)度以及地質(zhì)條件和以往的施工經(jīng)驗(yàn),采用DZJ-75型振動(dòng)沉管機(jī),主要組成部件有樁架框架、卷?yè)P(yáng)機(jī)、振動(dòng)錘、樁管、底盤(pán)等。
5.2 ?施工工藝
場(chǎng)地平整→定位放線→埋設(shè)鋼筋砼預(yù)制樁頭→樁機(jī)就位→振動(dòng)沉管→灌注砼→拔管→超灌成樁。
5.3 ?施工注意事項(xiàng)
5.3.1 ?施工順序
施工前應(yīng)對(duì)原地表進(jìn)行清表處理、整平場(chǎng)地,大面積施工前必須進(jìn)行試樁,試樁數(shù)量不小于5根。進(jìn)行素混凝土樁施工,樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高不少于0.5m。施工中相鄰兩樁的間隔時(shí)間必須超過(guò)混合料的初凝時(shí)間,以免影響混合料強(qiáng)度,或采用隔幾個(gè)樁位跳打澆筑。
5.3.2 ?沉管
樁機(jī)就位須平整、穩(wěn)固、調(diào)整與地面垂直度,確保垂直度偏差不大于1%。樁機(jī)就位后,開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘,同時(shí)放松相應(yīng)的滑輪組,使樁管逐漸下沉,同時(shí)通過(guò)加壓鋼絲繩對(duì)鋼管加壓,當(dāng)樁管下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,便停止振動(dòng)器的振動(dòng)。
5.3.3 ?澆筑
開(kāi)動(dòng)振動(dòng)器和卷?yè)P(yáng)機(jī),一面振動(dòng)一面拔管,在拔管過(guò)程中邊振動(dòng)、邊繼續(xù)向樁管內(nèi)灌注砼。拔管速率控制必須與澆筑量相匹配,一般控制在0.6m/min~0.8m/min,拔管速度要均勻,保證鉆頭始終埋在樁混凝土液面以下,以避免進(jìn)水、夾泥等質(zhì)量缺陷的發(fā)生。成樁過(guò)程宜連續(xù)進(jìn)行(避免混凝土供料不足、停機(jī)待料現(xiàn)象),直至樁體混凝土高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm。成樁過(guò)程中必須保證排氣閥正常工作,防止成樁過(guò)程中發(fā)生堵管。
灌注量的控制,以有效樁頂標(biāo)高加0.5m保護(hù)樁長(zhǎng)為準(zhǔn),即確保設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高內(nèi)無(wú)浮漿。在混凝土灌注過(guò)程中,應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確地填寫(xiě)灌注記錄。
5.3.4 ?施工檢測(cè)要點(diǎn)
樁位允許偏差:±50mm、樁身傾斜不大于1%、樁體有效直徑及長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)值。
素混凝土樁的樁身混凝土塌落度為80mm~100mm。遇孤石無(wú)法成樁時(shí),原樁位需灌滿(mǎn)砼,補(bǔ)樁最大允許偏移450mm。
混凝土停灌面應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂高程0.5m,樁頭開(kāi)挖時(shí),應(yīng)采取有效措施避免樁身折斷。
6 ?結(jié)束語(yǔ)
從大戛高速新平西互通A匝道AK1+420~AK1+550高填方滑坡變形體處治結(jié)果來(lái)看,該處治方法是成功的,具有施工可操作性及方案合理性。有效提高了安全系數(shù),很大程度上減少了工后沉降,保證了工程質(zhì)量。本工程實(shí)踐說(shuō)明,素混凝土樁對(duì)于一般粘性土、淤泥或淤泥質(zhì)土、砂土及人工填土等土質(zhì)的深層軟基處治有較好的效果,有其推廣應(yīng)用的價(jià)值,對(duì)同類(lèi)型深層軟基處治有參考借鑒的作用。
參考文獻(xiàn):
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