談高速公路沉管碎石樁施工技術(shù)
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摘要：本文以某高速公路實際工程為例，分析了沉管碎石樁技術(shù)在軟土地基處理中的應(yīng)用，重點研究了成樁試驗、工后檢測以及沉降觀測等相關(guān)技術(shù)要點，從而為高速公路工程建設(shè)提供借鑒。
關(guān)鍵詞：高速公路；沉管碎石樁；沉降；成樁試驗
1工程介紹
某高速公路工程項目全長是18．23km，在2016年7月正式開工。工程項目建設(shè)涉及到了水田區(qū)與圍海造田區(qū)，此區(qū)域分布著大量淤泥，其中淤泥層的厚度為3～8m，同時軟土層的含水量相對偏高，壓縮性比較高，固結(jié)時間較長，需要進行處理的軟土路基長度是13．59km。目前，軟土路基的處理方式基本包含了強夯法、沉管碎石樁法、預(yù)應(yīng)力管樁法以及水泥濕噴法等。以施工工藝作為依據(jù)，碎石樁主要分為沉管碎石樁與振沖碎石樁，通常沉管碎石樁適用于普通路段與路堤填土相對偏低的橋涵路段。與其他軟土路基處理方式對比，沉管法具備的優(yōu)勢是造價低，有利于保護自然生態(tài)環(huán)境。此高速公路工程項目全線路段一共設(shè)置了113860根，施工中一共劃分為66個段落，合計總長度是4308m。
2沉管碎石樁技術(shù)適用條件與材料選用
沉管碎石樁技術(shù)主要適用在松散沙土、雜填土、非飽和黏土以及粉土等路段。此高速公路工程沉管碎石樁主要應(yīng)用在路基填高5m以內(nèi)，同時土質(zhì)相對良好的路基段落。針對沉管碎石樁材料的選用，是以就地取材為主，粒料級配必須滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。如，普通軟土地基處理時沉管碎石樁技術(shù)的應(yīng)用，粒料最大直徑≤50mm，抗剪強度＜20kPa；軟土路基，粒料最大直徑≤100mm，而且粒徑在50～100mm的粒料應(yīng)占據(jù)總粒料的50％～60％，同時不同級配粒料中含泥量≤5％。
3沉管碎石樁施工與檢測
3．1沉管碎石樁施工工藝
針對沉管碎石樁技術(shù)而言，可選擇由一邊推移到另一邊，也可由中間向外，由此能夠形成高程度液化路基，從而有效增強路基的承載力［1］。如果路段的土質(zhì)類型是黏性土，其土質(zhì)狀況比較差、抗剪強度偏弱，為了能夠降低碎石樁施工階段造成的土體擾動，應(yīng)選擇間隔跳打形式。與建筑物相接近的施工段，需要選擇背離建筑物的方向完成制樁。碎石樁技術(shù)的施工順序見圖1。此工程沉管碎石樁選擇梅花式的布局方式，樁的縱向間距與橫向間距一致，分別設(shè)定為1．2、1．5以及1．8m。沉管碎石樁施工工序基本包含一次拔管法、逐級拔管法以及重復(fù)壓拔管法等。針對軟土路段，應(yīng)選擇逐級拔管法與重復(fù)壓拔管法，由此提升碎石樁合格率。結(jié)合工程現(xiàn)場施工情況可知，需要結(jié)合施工階段地質(zhì)具體變化情況，科學(xué)地控制碎石樁的樁長與樁徑，通過控制反插深度、振密段長度與留振時間等，進一步增強碎石樁密實度，切實保證狀態(tài)的均勻性，這也是保證沉管碎石樁質(zhì)量的有效措施。沉管碎石樁的施工階段，若是碎石樁成樁時間過短，就會影響樁體密實度，無法保證樁體承載力；若是反插施工不到位，容易出現(xiàn)“蘿卜樁”，從而導(dǎo)致填料分布無法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求［2］。所以施工階段必須實時觀察碎石樁振密擠實成效，杜絕出現(xiàn)“斷樁”與“瓶頸樁”等問題。從本質(zhì)上分析，填料量與單樁施工質(zhì)量存在著密切關(guān)系，如填料量關(guān)系著樁體直徑，所以需要進行試驗確定樁投料量，然后確定碎石用量，同時保證填料級配的科學(xué)性，從而提高樁體密實度合格率。
3．2成樁試驗
因為軟土路基存在著多變性與不確定性，所以在進行沉管碎石樁施工前需要完成成樁試驗，通常試驗選擇的樁根數(shù)量是5～10根［3］。而試樁階段，需要做好安全防護措施，防止發(fā)生安全事故：工程技術(shù)工作人員需要實時跟蹤檢查試驗過程，認(rèn)真記錄裝樁管具體沉入時間與深度，以及單樁的碎石量和相關(guān)設(shè)備電流具體變化情況等，全面掌握樁體試驗中的指標(biāo)變化，從而為沉管碎石樁施工提供指導(dǎo)。施工完成30天之后，開始實施樁體密實度與樁長等有關(guān)指標(biāo)檢測［4］。受到碎石樁擠密作用的影響，樁體的密實度與承載力會逐漸增強，由于此工程項目施工工期比較緊，為了保證施工進度，針對土質(zhì)相對偏好的路段，選擇在施工完成后的7天試樁，檢測樁體密實性指標(biāo)，在路段檢測合格后方可進行下一階段施工。針對土質(zhì)不良路段，需在成樁試驗結(jié)束后的30天開始檢測，由此能夠保證工程如期竣工。成樁試驗檢測數(shù)據(jù)具體見表1。在檢測完成之后，要認(rèn)真總結(jié)與分析沉管碎石樁施工狀況，如樁管的下沉速度、成孔速度、留振時間以及電流值等各項技術(shù)參數(shù)，從而為沉管碎石樁的規(guī)模化施工提供指導(dǎo)與依據(jù)。
4沉管碎石樁沉降觀測
為了提升高速公路路基施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制工后沉降，需要結(jié)合設(shè)計文件的基本要求，當(dāng)沉管碎石樁的施工任務(wù)達成之后，應(yīng)對此路段完成沉降觀測。針對沉降觀測設(shè)備的埋設(shè)需要在軟土地基處理結(jié)束之后進行，而且當(dāng)觀測到穩(wěn)定初始值之后，才能夠開始路堤填筑施工。結(jié)合設(shè)計文件的基本要求進行地表沉降觀測設(shè)備的布設(shè)，按照軟土路基的沉降穩(wěn)定觀測布置圖進行沉降板與位移樁的合理布設(shè)，選擇道路中心與路堤兩側(cè)，其中道路中心沉降點需要防止與通信管道相重疊［5］。同時，也可以結(jié)合具體地形和施工實際狀況適當(dāng)?shù)卣{(diào)整沉降板與位移樁的位置，但是必須保證沉降板和水平方向的觀測點處于同一橫斷面。后續(xù)的施工應(yīng)逐步擴大觀測點長度，從而保證路基填筑之后可以實現(xiàn)準(zhǔn)確觀測，增強各個沉降點穩(wěn)定性。各個施工段成立軟土地基處理沉降觀測小組，根據(jù)施工工期每一層進行一次觀測，針對臨時的中斷施工期與間歇期每3天進行一次觀測，當(dāng)路基段填筑施工結(jié)束之后的7天進行一次觀測，從而實現(xiàn)此路段的沉降、位移觀測，具體觀測數(shù)據(jù)見表2。每一層路基在填筑施工之前需要完成沉降觀測而且沉降觀測數(shù)值達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求之后，才可以開始轉(zhuǎn)序施工。此外，結(jié)合沉降觀測數(shù)據(jù)展開全面地沉降分析，出具分析報告，并單獨建檔留存，從而為后續(xù)施工提供指導(dǎo)與借鑒。路基與路面施工階段完成軟基沉降具體狀況的獨立監(jiān)測，其中監(jiān)測斷面的數(shù)量至少在總斷面數(shù)量的30％以上，認(rèn)真做好監(jiān)測記錄，出具沉降分析報告，提出施工建議。
5結(jié)語
2018年10月，該高速公路工程項目正式通車，在通車后的一段時間，再次完成了各個軟基路段的沉管碎石樁施工結(jié)束后的沉降觀測，同時出具了該項目軟基沉降觀測的總結(jié)性報告。報告指出，該項目施工結(jié)束后的沉降量滿足設(shè)計基本要求，項目設(shè)計的沉管碎石樁均沉降量是320mm，而實測均沉降量是288mm，這為相關(guān)軟土路基沉管碎石樁技術(shù)得以應(yīng)用提供指導(dǎo)與依據(jù)。
參考文獻：
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［3］呂鑫．試論碎石樁技術(shù)在山區(qū)高速公路軟土地基的應(yīng)用［J］．山西交通科技，2017，45（4）：50－52，55．
［4］段青武，王宏偉．碎石樁技術(shù)在加固公路工程軟基施工中的應(yīng)用［J］．山東交通科技，2017，39（1）：109－110，129．
［5］劉國華．碎石樁的濱江公路軟基處理數(shù)值模擬及處治方案［J］．黑龍江交通科技，2018，41（10）：84－85．
作者：劉彩白 單位：山西路橋第六工程有限公司