隨著我國社會經濟建設的快速發展,政府加大(dà)了對城鄉基礎設施建設的投資力度,特別是交通(tōng)基礎設施的建設,高速公(gōng)路工程項目數量日益增加。由於廣東省位於沿海地區,地質主要以軟土地基為主,這些軟基具有壓縮性(xìng)高、滲透性差、抗剪強度低和天然空(kōng)隙大等特點,一旦處理加固不當(dāng),就會使(shǐ)道路產生(shēng)加大的差異沉降,進而導(dǎo)致路麵出現開裂、滲漏等質量通病,甚至產生路基(jī)整體失穩,嚴重影響到日常的行車安全。而水泥攪拌樁作為(wéi)一種(zhǒng)新型工藝技術,具有施工方便、工藝簡單、造價低廉和質量容易(yì)控製等優點,能夠使軟土(tǔ)固結而提高(gāo)基礎強度,比較(jiào)適用於砂土、淤泥質土、填土和有機粘土等地質(zhì)條(tiáo)件(jiàn)中,目前在城市軟基加固處理工程中得到廣泛的應用及推廣。本文通(tōng)過探討水泥攪拌樁在橋頭軟基加固(gù)處理中的應用,提出一些個人見解(jiě),以期提高道路日常行車的舒適(shì)性(xìng)和安全(quán)性。
1 軟基拓寬處理方案比選
某市政道路廣泛分布淤泥質土、粉質粘土等軟土,根據地質鑽孔資(zī)料,大部分軟土深度為6.5~13.8m左右。
針(zhēn)對本項目的軟土的(de)具體特點和分布情況,參照本地區施工技術(shù)成熟、處治效(xiào)果較好(hǎo)的軟土路基處(chù)理方式進行係統的(de)分析比選。此外,考慮到工期要求以及橋頭路(lù)基(jī)工後沉降量應小於等於10cm,綜合對比,本段橋(qiáo)頭(tóu)軟基處(chù)理方式選擇水泥攪拌樁(zhuāng)進行處理(lǐ)。
2 水泥攪拌樁設計及施工
2.1 水泥攪拌樁設(shè)計
2.1.1 設計方案
本項目軟基(jī)處理水泥攪拌樁采用漿(jiāng)噴(pēn)樁。樁直徑0.5m,樁間距根據各路段計算情況確定,一般為1.3~1.5m。樁的長度由(yóu)沉降及穩定計算結果確定,原則上全部穿透軟土(tǔ)層,並打(dǎ)入持(chí)力層大於等(děng)於0.5m,主要用於處理深度小於14m的軟土地基(jī)。漿噴樁在平麵上(shàng)呈正三角形布置(布置區域邊線與構造物(wù)基礎輪廓線(xiàn)平行,見圖1)。漿噴樁處理段采用等載預壓,預壓期90d。樁身設計無側限抗壓強度為:R28=0.6MPa,R90=1.2MPa。
水泥攪拌樁布置範圍至路基坡腳處。橋頭處理路段(duàn)水泥攪拌樁樁距1.5m;在複合地基處理段與一般路基段之間設置10m過渡段,水泥攪拌樁樁距1.7m;台前處理長度(dù)為1.5H,H為橋台填土高度,水泥攪拌樁樁距也是1.5m。過渡段處理采用變間距的方法,以使不同(tóng)處理(lǐ)方案路段(duàn)間的工後沉降均勻過渡,避免(miǎn)處(chù)治方(fāng)法本身帶來的(de)差異沉降。
2.1.2承載力
水泥(ní)攪拌樁複合地基承載力(lì)標(biāo)準值一(yī)般可通過現場複合地基載荷試驗確定,也可根據下式計算:
fsp=cRk/Ad+α(1-c)fs
式中(zhōng):fsp———水泥攪拌樁複合地基承載力標準值;
c———水泥攪拌樁樁土置換率;
Rk———水泥攪拌樁單樁承載力標準值(zhí);
Ad———水泥攪拌樁(zhuāng)截麵麵積;
α———承載力折減係數,一般可取0.5-1;
fs———原(yuán)有天然地基承(chéng)載力標準值。
2.1.3沉降
水泥攪拌(bàn)樁複合地(dì)基的沉降量一般較少,主要包括兩部分:樁(zhuāng)身以內複合地基的(de)壓縮變形(xíng)S1和樁端往下未處(chù)理土基的壓縮變形S2。其中:
S1=(P1+P2)L(2Eps)
式中(zhōng):S1———複合地基的壓縮變形;
P1———群樁體底麵處平均自重壓力;
P2———群樁體底麵處(chù)平均附加(jiā)壓力;
L———水泥攪拌(bàn)樁(zhuāng)有效樁長;
Eps———複合地基(jī)的壓縮模量。
2.1.4 典型斷麵沉降量計(jì)算
對軟基路段的(de)橋頭路基處理進行(háng)沉降量計算,在兩側橋頭路基(jī)選取三個計算斷麵,分別為橋頭過渡段、橋頭處理段和台前處理段。大樁號橋頭路基(0號橋台)填高5.0m,小樁號橋頭路基(n號橋台)填高4.5m。
從計算(suàn)結果分析,橋頭路基過渡段、橋頭路基處理段、台前段的工後(hòu)沉降、總(zǒng)沉降均滿足設計要求(橋頭路基過渡段小於0.2m、橋頭路基處(chù)理段小(xiǎo)於0.1m、台前段小於0.1m),說明水泥(ní)攪拌樁處理該處橋頭路基及過渡段能有效減小路基沉降,達到了設(shè)計要(yào)求。
2.2 材(cái)料要求
水泥(ní)采用(yòng)32.5級普通矽酸鹽水泥,所購置的水泥(ní)應(yīng)是國家的免檢(jiǎn)產品,且在有效期內使用;嚴禁使(shǐ)用受潮、結塊、變質的劣質水泥。對非免檢廠生產的水泥,應分批提供有(yǒu)關標號、安(ān)定性等試驗報告。水灰比(bǐ)一般采用0.4~0.45。
2.3 施工質量控製及(jí)質量(liàng)檢驗
2.3.1 質量控(kòng)製
施工時的質量控製應符合以下規定:
a)漿液拌製(zhì)必須按預定的配合比進行,拌製好的漿液應無離析(xī)現象,且放(fàng)置時間不宜超(chāo)過2h;
b)開始泵送作業前,應保持(chí)管路處於潮濕狀態,一遍漿液順利輸入,現場施工時應對漿液拌(bàn)製、泵送施工全過程進行記錄;
c)正式施工前應進行試樁試驗,得出(chū)全麵開展施工的的(de)技術(shù)參(cān)數,再行開展大麵積施(shī)工;試樁試驗過程應全程記錄(lù),如每米下(xià)沉時間、提升時間、送漿時間、停漿時間等(děng)參數;
d)提供使用的漿液必須拌合均勻,施工中供漿必須連續;如果因不可抗因素停漿,為避免斷樁,應將噴漿攪拌機放置停漿麵以下1.0m處,等供(gòng)漿回複正常後再噴漿提升;
e)噴漿(jiāng)施工過程(chéng)中攪拌機施工至至地麵(miàn)以下2m左右時提升速度應減慢;當噴漿口施工至地麵時,應(yīng)暫停提升,攪(jiǎo)拌噴漿10左右秒以保證樁頭施工質量(liàng);
f)漿噴樁施工過程中如果噴漿量不足使(shǐ)得該樁失去(qù)設計功效(xiào)時,必須在旁邊補充一根新樁,補(bǔ)充的新樁施工與其它樁施工質量相同;
g)噴漿施工過程時,必須嚴格(gé)按試驗得到的鑽進深度、停灰時間、噴粉時間、送漿時(shí)間(jiān)等,確保施工質量,以電流大於60A作為控製電流,確(què)保樁體穿透軟(ruǎn)土層進入(rù)持力層50cm;
h)漿噴樁施工結束28d,並經檢驗合格後,方可以填築路(lù)基。
2.3.2 質量檢驗
2.3.2.1 施工允許偏差
施工允許偏差檢(jiǎn)驗項目包括(kuò)樁長、樁徑、樁(zhuāng)距、單樁噴漿量(由(yóu)水泥摻量及水泥漿(jiāng)水灰比換算得出)和強度等。
2.3.2.2 挖樁頭檢驗
成樁7d內,應進行(háng)挖樁頭檢(jiǎn)驗,觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度,如實做好記錄,檢查頻率為1%,開挖深度不小(xiǎo)於1.5m,如發現凝體不良等情況,應報廢補樁。
2.3.2.3 無側限抗壓強度試驗
成樁28天後(hòu),對不同軟(ruǎn)土地質條件、不同(tóng)樁長路(lù)段,分別在整樁長度範圍內進行(háng)鑽(zuàn)芯取樣,並進行(háng)無側限抗壓(yā)強度試驗,要求其上、中、下部(按樁長1/3等分)強度的(de)平均(jun1)值≥0.6MPa,最小值≥設計強度的1/3,抽檢(jiǎn)頻率≥樁數的2%。
3 軟基處理效果觀測
為施工安全考慮,軟(ruǎn)基處理設計時根據(jù)竣工驗(yàn)收及通(tōng)成運行後的沉降觀測數據,設(shè)置沉降板和(hé)孔隙水壓力計,依據觀測數據指導現場(chǎng)施工。
由表中(zhōng)數據可知,本項目橋頭路(lù)基軟土路段經過水泥攪拌樁處理(lǐ),兩(liǎng)側橋頭路基處理段路基總沉降分別為0.075m和0.058m,小於0.1m,滿足設計要求;通車至今一年沒有產生橋(qiáo)台跳車病害,說明水泥攪拌樁處治(zhì)橋頭(tóu)路基深厚(hòu)軟(ruǎn)土達到(dào)了預期(qī)效果。實際觀測到的沉降量較(jiào)計算(suàn)值大(dà),可(kě)能是由於實際施工時成樁未豎直,部分水泥(ní)攪拌樁有傾斜,軟土材料具有不均一性,試驗獲取的軟土(tǔ)物理力學參數(shù)不能完全代表軟土整(zhěng)體物理力學性質等因(yīn)素引起的(de)。
4 結論
通過探討水泥攪拌樁在橋頭軟基加固處理中(zhōng)的應用,筆者總結出以下幾點結論:①建設單位應結合經濟合理、技術可行的原則,針對不同軟土(tǔ)深度和不同工期要求的橋頭軟基處理,選擇合適的處治方法;②橋頭軟基加固處理應設置橋頭軟基處理過渡段(duàn),以避免橋頭路基段以一般路基間的差異沉降過大;③水(shuǐ)泥攪拌樁具有諸(zhū)多的優點,能夠較好(hǎo)處理3~14m深(shēn)度的橋頭軟土路基,有效降低工程成本,縮短施工工期,具有(yǒu)較高的應用前景。
1 軟基拓寬處理方案比選
某市政道路廣泛分布淤泥質土、粉質粘土等軟土,根據地質鑽孔資(zī)料,大部分軟土深度為6.5~13.8m左右。
針(zhēn)對本項目的軟土的(de)具體特點和分布情況,參照本地區施工技術(shù)成熟、處治效(xiào)果較好(hǎo)的軟土路基處(chù)理方式進行係統的(de)分析比選。此外,考慮到工期要求以及橋頭路(lù)基(jī)工後沉降量應小於等於10cm,綜合對比,本段橋(qiáo)頭(tóu)軟基處(chù)理方式選擇水泥攪拌樁(zhuāng)進行處理(lǐ)。
2 水泥攪拌樁設計及施工
2.1 水泥攪拌樁設(shè)計
2.1.1 設計方案
本項目軟基(jī)處理水泥攪拌樁采用漿(jiāng)噴(pēn)樁。樁直徑0.5m,樁間距根據各路段計算情況確定,一般為1.3~1.5m。樁的長度由(yóu)沉降及穩定計算結果確定,原則上全部穿透軟土(tǔ)層,並打(dǎ)入持(chí)力層大於等(děng)於0.5m,主要用於處理深度小於14m的軟土地基(jī)。漿噴樁在平麵上(shàng)呈正三角形布置(布置區域邊線與構造物(wù)基礎輪廓線(xiàn)平行,見圖1)。漿噴樁處理段采用等載預壓,預壓期90d。樁身設計無側限抗壓強度為:R28=0.6MPa,R90=1.2MPa。
水泥攪拌樁布置範圍至路基坡腳處。橋頭處理路段(duàn)水泥攪拌樁樁距1.5m;在複合地基處理段與一般路基段之間設置10m過渡段,水泥攪拌樁樁距1.7m;台前處理長度(dù)為1.5H,H為橋台填土高度,水泥攪拌樁樁距也是1.5m。過渡段處理采用變間距的方法,以使不同(tóng)處理(lǐ)方案路段(duàn)間的工後沉降均勻過渡,避免(miǎn)處(chù)治方(fāng)法本身帶來的(de)差異沉降。
2.1.2承載力
水泥(ní)攪拌樁複合地基承載力(lì)標(biāo)準值一(yī)般可通過現場複合地基載荷試驗確定,也可根據下式計算:
fsp=cRk/Ad+α(1-c)fs
式中(zhōng):fsp———水泥攪拌樁複合地基承載力標準值;
c———水泥攪拌樁樁土置換率;
Rk———水泥攪拌樁單樁承載力標準值(zhí);
Ad———水泥攪拌樁(zhuāng)截麵麵積;
α———承載力折減係數,一般可取0.5-1;
fs———原(yuán)有天然地基承(chéng)載力標準值。
2.1.3沉降
水泥攪拌(bàn)樁複合地(dì)基的沉降量一般較少,主要包括兩部分:樁(zhuāng)身以內複合地基的(de)壓縮變形(xíng)S1和樁端往下未處(chù)理土基的壓縮變形S2。其中:
S1=(P1+P2)L(2Eps)
式中(zhōng):S1———複合地基的壓縮變形;
P1———群樁體底麵處平均自重壓力;
P2———群樁體底麵處(chù)平均附加(jiā)壓力;
L———水泥攪拌(bàn)樁(zhuāng)有效樁長;
Eps———複合地基(jī)的壓縮模量。
2.1.4 典型斷麵沉降量計(jì)算
對軟基路段的(de)橋頭路基處理進行(háng)沉降量計算,在兩側橋頭路基(jī)選取三個計算斷麵,分別為橋頭過渡段、橋頭處理段和台前處理段。大樁號橋頭路基(0號橋台)填高5.0m,小樁號橋頭路基(n號橋台)填高4.5m。
從計算(suàn)結果分析,橋頭路基過渡段、橋頭路基處理段、台前段的工後(hòu)沉降、總(zǒng)沉降均滿足設計要求(橋頭路基過渡段小於0.2m、橋頭路基處(chù)理段小(xiǎo)於0.1m、台前段小於0.1m),說明水泥(ní)攪拌樁處理該處橋頭路基及過渡段能有效減小路基沉降,達到了設(shè)計要(yào)求。
2.2 材(cái)料要求
水泥(ní)采用(yòng)32.5級普通矽酸鹽水泥,所購置的水泥(ní)應(yīng)是國家的免檢(jiǎn)產品,且在有效期內使用;嚴禁使(shǐ)用受潮、結塊、變質的劣質水泥。對非免檢廠生產的水泥,應分批提供有(yǒu)關標號、安(ān)定性等試驗報告。水灰比(bǐ)一般采用0.4~0.45。
2.3 施工質量控製及(jí)質量(liàng)檢驗
2.3.1 質量控(kòng)製
施工時的質量控製應符合以下規定:
a)漿液拌製(zhì)必須按預定的配合比進行,拌製好的漿液應無離析(xī)現象,且放(fàng)置時間不宜超(chāo)過2h;
b)開始泵送作業前,應保持(chí)管路處於潮濕狀態,一遍漿液順利輸入,現場施工時應對漿液拌(bàn)製、泵送施工全過程進行記錄;
c)正式施工前應進行試樁試驗,得出(chū)全麵開展施工的的(de)技術(shù)參(cān)數,再行開展大麵積施(shī)工;試樁試驗過程應全程記錄(lù),如每米下(xià)沉時間、提升時間、送漿時間、停漿時間等(děng)參數;
d)提供使用的漿液必須拌合均勻,施工中供漿必須連續;如果因不可抗因素停漿,為避免斷樁,應將噴漿攪拌機放置停漿麵以下1.0m處,等供(gòng)漿回複正常後再噴漿提升;
e)噴漿(jiāng)施工過程(chéng)中攪拌機施工至至地麵(miàn)以下2m左右時提升速度應減慢;當噴漿口施工至地麵時,應(yīng)暫停提升,攪(jiǎo)拌噴漿10左右秒以保證樁頭施工質量(liàng);
f)漿噴樁施工過程中如果噴漿量不足使(shǐ)得該樁失去(qù)設計功效(xiào)時,必須在旁邊補充一根新樁,補(bǔ)充的新樁施工與其它樁施工質量相同;
g)噴漿施工過程時,必須嚴格(gé)按試驗得到的鑽進深度、停灰時間、噴粉時間、送漿時(shí)間(jiān)等,確保施工質量,以電流大於60A作為控製電流,確(què)保樁體穿透軟(ruǎn)土層進入(rù)持力層50cm;
h)漿噴樁施工結束28d,並經檢驗合格後,方可以填築路(lù)基。
2.3.2 質量檢驗
2.3.2.1 施工允許偏差
施工允許偏差檢(jiǎn)驗項目包括(kuò)樁長、樁徑、樁(zhuāng)距、單樁噴漿量(由(yóu)水泥摻量及水泥漿(jiāng)水灰比換算得出)和強度等。
2.3.2.2 挖樁頭檢驗
成樁7d內,應進行(háng)挖樁頭檢(jiǎn)驗,觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度,如實做好記錄,檢查頻率為1%,開挖深度不小(xiǎo)於1.5m,如發現凝體不良等情況,應報廢補樁。
2.3.2.3 無側限抗壓強度試驗
成樁28天後(hòu),對不同軟(ruǎn)土地質條件、不同(tóng)樁長路(lù)段,分別在整樁長度範圍內進行(háng)鑽(zuàn)芯取樣,並進行(háng)無側限抗壓(yā)強度試驗,要求其上、中、下部(按樁長1/3等分)強度的(de)平均(jun1)值≥0.6MPa,最小值≥設計強度的1/3,抽檢(jiǎn)頻率≥樁數的2%。
3 軟基處理效果觀測
為施工安全考慮,軟(ruǎn)基處理設計時根據(jù)竣工驗(yàn)收及通(tōng)成運行後的沉降觀測數據,設(shè)置沉降板和(hé)孔隙水壓力計,依據觀測數據指導現場(chǎng)施工。
由表中(zhōng)數據可知,本項目橋頭路(lù)基軟土路段經過水泥攪拌樁處理(lǐ),兩(liǎng)側橋頭路基處理段路基總沉降分別為0.075m和0.058m,小於0.1m,滿足設計要求;通車至今一年沒有產生橋(qiáo)台跳車病害,說明水泥攪拌樁處治(zhì)橋頭(tóu)路基深厚(hòu)軟(ruǎn)土達到(dào)了預期(qī)效果。實際觀測到的沉降量較(jiào)計算(suàn)值大(dà),可(kě)能是由於實際施工時成樁未豎直,部分水泥(ní)攪拌樁有傾斜,軟土材料具有不均一性,試驗獲取的軟土(tǔ)物理力學參數(shù)不能完全代表軟土整(zhěng)體物理力學性質等因(yīn)素引起的(de)。
4 結論
通過探討水泥攪拌樁在橋頭軟基加固處理中(zhōng)的應用,筆者總結出以下幾點結論:①建設單位應結合經濟合理、技術可行的原則,針對不同軟土(tǔ)深度和不同工期要求的橋頭軟基處理,選擇合適的處治方法;②橋頭軟基加固處理應設置橋頭軟基處理過渡段(duàn),以避免橋頭路基段以一般路基間的差異沉降過大;③水(shuǐ)泥攪拌樁具有諸(zhū)多的優點,能夠較好(hǎo)處理3~14m深(shēn)度的橋頭軟土路基,有效降低工程成本,縮短施工工期,具有(yǒu)較高的應用前景。