1、前言
素混凝土樁是由水泥、碎石、石屑或砂加水拌和，用各種成樁機(jī)具制成的高黏結(jié)強(qiáng)度樁，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的地基處理樁型，適用于一般粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、淤泥、松散至中密的砂土及人工填土等土層。據(jù)統(tǒng)計(jì)，素混凝土樁復(fù)合地基能使軟弱地基承載力提高150%以上，甚至3～4倍，而且其施工成本較低。素混凝土樁具有地基承載力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、對(duì)施工場(chǎng)地基本無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效的建筑地基處理方法，在各種建筑地基處理中應(yīng)用非常廣泛。
素混凝土樁加固機(jī)理
1、加固機(jī)理
素混凝土樁在地下水位較高的飽和粉土和砂土中施工，因其成樁的振動(dòng)作用，將會(huì)對(duì)樁間土造成擾動(dòng)，特別是高靈敏度土，會(huì)使其強(qiáng)度降低，土體內(nèi)產(chǎn)生超孔隙水壓力，若較好透水層上面還有透水性較差的土層時(shí)，剛剛施工完的素混凝土樁將是一個(gè)良好的排水通道，使孔隙水沿樁體向上排出，直到樁體結(jié)硬為止。這種排水作用通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)樁體檢驗(yàn)及靜載試驗(yàn)不僅未對(duì)樁體強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響，反而對(duì)減少因孔壓消散太慢而引起的地面隆起和增加樁間土密實(shí)度大為有利。同時(shí)，擾動(dòng)土隨著恢復(fù)期的增長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，樁間土承載力大于天然地基承載力，復(fù)合地基承載力亦有較大幅度提高。
2、素混凝土樁的作用
?。?）承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的豎向荷載及小部分水平荷載；
?。?）對(duì)地基土產(chǎn)生一定的擠密作用，當(dāng)采用非排土工藝施工時(shí)，可使樁間土得到一定程度的擠密，從而改善土質(zhì)性能；
（3）成樁初期的素混凝土樁具有良好排水性能，直到樁體結(jié)硬為止。
3、樁間土的作用
?。?）承擔(dān)基礎(chǔ)傳來(lái)的豎向荷載及大部分水平荷載；
?。?）對(duì)樁體進(jìn)行約束，保證樁體正常工作。
3、工程實(shí)例
1、工程概況
本文主要依據(jù)是針對(duì)廣州市番禺區(qū)某快速干線(xiàn)項(xiàng)目素混凝土樁施工進(jìn)行的技術(shù)總結(jié)。本項(xiàng)目中道路主線(xiàn)K4+173.5～K4+300段、K2+900～K3+136.5段位兩段道路進(jìn)行素混凝土樁地基處理。
本項(xiàng)目路基段位于農(nóng)田區(qū)，其中軟土層厚度為13.0m~16.0m，為淤泥及淤泥質(zhì)土。淤泥層埋置深度約4.0m~10.0m，厚度約3.5m~8.0m，該段淤泥層含水量約70%、孔隙比1.993、壓縮系數(shù)1.534Mpa-1、壓縮模量1.95Mpa，呈流塑狀，具高壓縮性；淤泥質(zhì)土層埋置深度約13.0m~16.0m，厚度約7.0m~15.0m，該段淤泥層含水量約40%~50%、孔隙比1.194、壓縮系數(shù)0.826Mpa-1、壓縮模量2.66Mpa，呈流~軟塑狀，具高壓縮性，局部夾薄層的粉砂和可塑性粉質(zhì)粘土。按照設(shè)計(jì)要求，路基段需要采用素混凝土樁工藝進(jìn)行軟基處理，而素混凝土樁多用振動(dòng)沉管機(jī)施工，也可用螺旋鉆機(jī)。按照本項(xiàng)目的地質(zhì)情況，采用素混凝土樁工藝施工難以成樁，或者成樁時(shí)樁體充盈系數(shù)較大，直接影響旁邊樁體施工，特別是采用振動(dòng)沉管工藝，因此只能在施工工藝上進(jìn)行相應(yīng)的控制，使素混凝土樁能成形，并且達(dá)到軟基處理的目的。
施工控制
由于本工程中淤泥層較厚，成樁效果較差，施工過(guò)程中采取了以下施工控制措施：
2.1改變?cè)牧吓浜媳燃八涠?/div>
原設(shè)計(jì)混合料的參考配合比為：水泥：石屑：碎石：水=25%：20%：46%：9%，塌落度為180mm，如果按此配合比施工，只能采用現(xiàn)場(chǎng)拌和，施工速度較慢，且塌落度過(guò)大，在本工程的地質(zhì)條件下容易發(fā)生縮頸、斷樁，或者因?yàn)槭┕こ溆禂?shù)較大，難以成樁。因此，將樁身材料更改為C15廠拌混凝土，配合比為：水泥：砂：碎石：水=20%：7%：：45%：8%，塌落度為50mm。采用廠拌混凝土，生產(chǎn)批量大，施工速度快，強(qiáng)度比原設(shè)計(jì)混合料高，早期強(qiáng)度上升快。
2.2控制拔管速度
嚴(yán)格控制拔管速度，確保拔管速度在1.5m/min以?xún)?nèi)，拔管速率太快可能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，而拔管速率過(guò)慢又會(huì)造成水泥漿分布不勻，樁項(xiàng)浮漿過(guò)多，樁身強(qiáng)度不足和形成混和料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足。由于淤泥層較厚，施工時(shí)可能存在較大充盈系數(shù)，因此拔管過(guò)程中要時(shí)刻檢驗(yàn)管內(nèi)是否有填料，如管內(nèi)填料不足，要補(bǔ)加填料方可繼續(xù)拔管，防止由于施工時(shí)充盈系數(shù)過(guò)大而造成沉管向上拔時(shí)管內(nèi)材料已流失，從而發(fā)生斷樁質(zhì)量事故。
2.3調(diào)整臨近樁施工順序
由于淤泥層較厚且含水量較高，施工時(shí)充盈系數(shù)局部會(huì)偏大，且樁身料早期強(qiáng)度偏低，新打樁將會(huì)擠壓已打樁，使已打樁形成橢圓或不規(guī)則形態(tài)，產(chǎn)生嚴(yán)重的縮頸和斷樁。此時(shí)，應(yīng)采用隔樁跳打施工方案，且至少隔開(kāi)兩根樁位，素混凝土樁施工順序考慮隔排隔樁跳打，施打新樁時(shí)與已打樁間隔時(shí)間不應(yīng)少于七天，以確保施工質(zhì)量。
3、質(zhì)量保證措施
樁施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要及相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)和控制。
1、開(kāi)工前在施工場(chǎng)地范圍內(nèi)進(jìn)行工藝性試樁，確定拔管速度、單樁混合料投入量、施打順序等施工參數(shù)；
2、加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)，施工前測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高，打樁過(guò)程中隨時(shí)觀察地面是否發(fā)生隆起，以判斷是否發(fā)生斷樁；打新樁時(shí)注意已打樁樁頂標(biāo)高的變化，尤其是樁距最小部位的樁，對(duì)樁頂上升量較大的樁或者是發(fā)生質(zhì)量事故的樁要開(kāi)挖察看；
3、通過(guò)施工監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)樁頂上升量較大，且樁數(shù)較多時(shí)，可對(duì)樁逐個(gè)進(jìn)行快速靜壓，使可能斷裂并脫開(kāi)的樁連接起來(lái)，消除斷樁對(duì)復(fù)合地基承載力的不良影響；
4、飽和軟土（尤其是塑性指數(shù)較高的軟土）地段，宜采用靜壓振拔技術(shù)，即沉管時(shí)不啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，借助樁機(jī)自重將套管沉至預(yù)定標(biāo)高，填料后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)拔管；
5、依照設(shè)計(jì)要求設(shè)置保護(hù)樁長(zhǎng)，確保成樁質(zhì)量；
6、采用機(jī)械配合人工清除保護(hù)土層，然后進(jìn)行樁頭處理。
4、質(zhì)量通病處理措施
1、縮徑或斷樁采用振動(dòng)沉管法施工時(shí)，拔管速率太快易造成。施工過(guò)程中振動(dòng)沉管還是振動(dòng)拔管都將對(duì)周?chē)馏w產(chǎn)生擾動(dòng)或擠密。施工振動(dòng)可使土體密度增加，場(chǎng)地發(fā)生下沉。
不可擠密的土則要發(fā)生地表隆起，樁距越小隆起量越大，以至于導(dǎo)致已打的樁產(chǎn)生縮徑或斷樁，樁距越大施工質(zhì)量越容易控制。因此在樁基設(shè)計(jì)時(shí)布樁應(yīng)合理，樁距盡量控制在大于4倍樁徑。
對(duì)于出現(xiàn)的斷樁可按部位不同，采用以下處理方法：
1、對(duì)于1.5m以?xún)?nèi)的淺層斷樁可采用砍除后接樁的辦法，大于1.5m深度開(kāi)挖會(huì)造成鄰樁剪斷。接樁應(yīng)采用強(qiáng)度高出樁身一級(jí)的混合料進(jìn)行接樁。接樁部分的樁徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大20cm，與既有樁體的咬結(jié)長(zhǎng)度不小于20cm，如下圖：
CFG樁接長(zhǎng)示意圖
1接樁混凝土2CFG樁身3設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高
2、對(duì)于大于1.5m深的斷樁可采用“跑樁”的辦法進(jìn)行處理。跑樁即為將樁機(jī)配至2倍設(shè)計(jì)單樁承載力后依次對(duì)深層斷樁進(jìn)行一遍壓樁。
3、樁身砼離析
離析樁多是在砼質(zhì)量問(wèn)題造成的，必須經(jīng)常檢查砼的坍落度，不符合要求的砼禁止使用。一般坍落度應(yīng)控制在160～200mm。坍落度太大，易造成泌水、離析，泵壓作用下，骨料與砂漿分離。
4、樁體裂縫
樁體裂縫一般發(fā)生在淺部，離樁頂1m左右。產(chǎn)生裂縫的原因主要有：用大錘橫向錘擊，力量太大；樁間土采用機(jī)械挖土，開(kāi)挖過(guò)程中機(jī)械碰撞樁體；成樁后樁體附近機(jī)械行走擠壓，樁體尚未達(dá)到一定強(qiáng)度，易產(chǎn)生裂縫；樁頂砼密實(shí)度不夠也易產(chǎn)生裂縫。
4、結(jié)語(yǔ)
素混凝土樁具有在淤泥厚度大，淤泥含水量高的軟基處理中使地基承載力提高幅度大、沉降量小、施工效率高、對(duì)施工場(chǎng)地基本無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，并通過(guò)擠密效果使地基能迅速達(dá)到強(qiáng)度，對(duì)加快工期有很好的效果。
本項(xiàng)目中道路主線(xiàn)K4+173.5～K4+300段位；道路主線(xiàn)K2+900～K3+136.5段，兩段道路進(jìn)行素混凝土樁地基處理?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了單樁低應(yīng)變，以及復(fù)合地基承載力檢測(cè)，各項(xiàng)結(jié)果表明施工本施工技術(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)以及規(guī)范要求。取得了很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。非常適合在珠江三角洲地區(qū)推廣使用。
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