津石高速公路路基CFG樁施工缺陷問題探討

康愛忠

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

津石高速公路全線采用雙向六車道，設(shè)計速度為120 km/h，整體式路基寬度為33.5 m，其中行車道為6×3.75 m、中央分隔帶為2.0 m，左側(cè)路緣帶為2×0.75 m，硬路肩為2×3 m，土路肩為2×0.75 m，行車道、硬路肩的標(biāo)準(zhǔn)橫坡為2%、土路肩為4%。地基處理采用CFG樁加固。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形、地貌

地層屬沖洪積平原區(qū)，地形較平坦，地面標(biāo)高為:19.5～24.56 m。

1.2 地層時代、成因及巖性特征

地層較簡單，主要為第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖洪積形成的粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂等。

1.3 水文地質(zhì)條件

經(jīng)勘查，期間無地表徑流，地下水主要為第四系孔歐游水，地下水埋深29.3 m。根據(jù)附近場區(qū)的水質(zhì)分析結(jié)果，該區(qū)地下水類型主要為:HCO3-CaNa，礦化度為213.5 mg/L，對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

2 CFG樁施工

為了使CFG樁的骨料級配良好，骨料采用碎石，碎石間利用碎石屑填充。碎石粒徑選擇范圍在2.5～4.5 cm，石屑粒徑在1.0～2.0 cm，混合料最終坍落度保持在3.0～4.5 cm。亦可采用C20素混凝土成樁，水泥可采用32.5及以上礦渣水泥[1-2]。

CFG樁樁徑為0.4 m，按正三角形布置，橋頭路基處理長度為50 m，縱向由密到疏采用變樁距設(shè)計，樁間距為1.4～1.8 m，橫向最外側(cè)設(shè)計4排變樁，變樁長度分別減小2 m、1.8 m、1.4 m、1.2 m。28 dCFG樁單樁承載能力≥180 KN，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度至少達(dá)到20 MPa以上，復(fù)合地基承載能力達(dá)到160 kPa以上，CFG樁頂設(shè)置墊層，墊層厚度為30 cm。

3 試驗段CFG樁現(xiàn)狀調(diào)查

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)試驗段統(tǒng)計，目前試驗管樁一次合格率為88%，無法滿足工期要求，影響相鄰標(biāo)段的后期施工。對存在的缺陷進(jìn)行整理、分析，歸納為五個方面，如表1所示。

表1 群樁施工質(zhì)量缺陷表現(xiàn)情況調(diào)查表

根據(jù)調(diào)查結(jié)果做出排列圖，群樁施工質(zhì)量缺陷主要表現(xiàn)在“樁間地基下沉”和“樁間地表隆起”。

3.2 原因分析

對兩個主要存在的問題進(jìn)行原因分析，得到了4個末端原因，如表2所示。

表2 末端原因分析表

4 對策實施

4.1 調(diào)整地基變形監(jiān)測

地基變形監(jiān)測方式采用兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行，即液位沉降和單點沉降聯(lián)合監(jiān)測。

(1)液位沉降計組成較為復(fù)雜，沉降監(jiān)測精準(zhǔn)，其由浮筒、精密液位沉降計等組成。本工程中，將測點布置在CFG樁樁帽帽頂，基準(zhǔn)點布置在穩(wěn)定土層中，由此監(jiān)測CFG樁最終沉降值。

(2)單點沉降計組成較為簡單。將單點沉降計下錨固端固定于穩(wěn)固土層中，上部則固定于CFG樁頂部，監(jiān)測傳輸裝置固定于測桿上，監(jiān)測土層最終壓縮量。

單點沉降監(jiān)測所得的土層壓縮量D與液位沉降監(jiān)測所得的土體沉降量S，由土體沉降量減去土層壓縮量，便可獲得s-d曲線，也就得到了深層穩(wěn)定土層的沉降量。通過聯(lián)合監(jiān)測，現(xiàn)場地基沉降精確度較高，可直觀準(zhǔn)確地觀察出樁身處的地質(zhì)變化。

4.2 修整等效作用分層總和法

本計算方法引入復(fù)合地基模量，也就是將樁體與土體之間進(jìn)行了共同考慮，尤其是考慮了樁體和土體之間的作用[3]。即先計算出CFG樁與土體之間的復(fù)合壓縮模量E，通過等代墩基公式，計算出壓縮模量。通過此種方法，視樁土為一個整體，不僅考慮樁土之間的共同作用，同時在計算時可以將其擬合成一個大的壓縮量Ss，最終得到CFG群樁的總沉降量為墩基礎(chǔ)的樁身部分的沉降量與下臥層土Ss的沉降量之和。經(jīng)計算壓縮量累計最大值為66.09 mm，符合要求，且每級穩(wěn)定。

4.3 根據(jù)群樁影響規(guī)律調(diào)整施工工藝

(1)調(diào)整樁基施工順序圖。具體調(diào)整如圖1所示。

圖1 樁基施工順序圖

(2)增加壓樁垂直度控制：調(diào)校樁的垂直度是保證沉樁質(zhì)量的關(guān)鍵。插樁在一般情況下入土50～80 cm停止壓樁，然后采用經(jīng)緯儀進(jìn)行CFG樁垂直度調(diào)校。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，路基群樁施工偏差：平面為48 mm，<50 mm；垂直為0.7%，<1%。沉降量符合要求。

4.4 修整復(fù)合地基的壓縮模量深度公式

沉降計算最大的影響因素就是施工現(xiàn)場土層的壓縮量，一般而言經(jīng)現(xiàn)場勘察所得到的100～200 kPa壓力段的壓縮模量，在淺地基中計算地基沉降一般不會有太大誤差，但對于深基處沉降時，其理論計算結(jié)果與實際結(jié)果往往相差數(shù)倍，理論就缺乏了真實性。

因此在處理深埋基礎(chǔ)沉降時，利用現(xiàn)有勘察結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場試驗進(jìn)行壓縮模量計算修正[4-5]，如式(1)所示：

(1)

應(yīng)用修整的壓縮模量公式計算得出的壓縮模量理論值與實測值相接近，可以用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

5 結(jié)語

為保證津石高速公路路基的承載力及穩(wěn)定性要求，采取了對地基進(jìn)行CFG樁加固的措施。經(jīng)試驗段的監(jiān)測，得知原設(shè)計不能滿足質(zhì)量要求，通過原因分析，發(fā)現(xiàn)地基變形監(jiān)測、群樁地基沉降計算方法、打樁工藝、計算土層壓縮模量都存在缺陷，并由此對缺陷進(jìn)行了修正，保證路基施工順利實施。