CFG桩在高速公路地基处理中的应用

2010-08-15曲志程

黑龙江交通科技 2010年9期

曲志程

(黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司)

在目前高速公路建设中,地基的处理显得尤其重要,处理不当,在通车后,因地基沉陷,会引起桥头跳车等多种不良病害,严重时影响车辆通行。为此,在工程施工中,对路基的不良地基处理,尤其是桥头处理就不得不引起高度重视了。CFG桩复合地基处理就是目前处理不良地基的—种行之有效的方法。

1 CFG桩复合地基处理的优点

CFG桩施工采用螺旋钻机成孔,这样可避免振坏或扰动桩间土而导致桩间土的结构破坏引起复合地基的强度降低,另外,增加了土壤的密实度,提高了承载力。

CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。由于CFG桩改善了碎石桩的刚性,使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用,同时也能很好地发挥其端阻作用。

2 材料要求及设计参数的选择

CFG桩的复合地基一般采用 C25水下混凝土代替 CFG桩填料。

(1)混凝土、混凝土外加剂和掺和料、缓凝剂均应符合相应标准要求,其掺量应根据施工要求通过试验确定,并采用原钻孔桩所采用的基准配合比。

(2)褥垫层材料为 5～40mm碎石或级配砂石,均应符合相应标准要求。

(3)设计桩径为 400mm,成孔直径为 410mm,桩长11m,其中有效桩长 10.5m,保护桩长 0.5m。

(4)处理长度、桩距及布置：采用梅花型满堂布置的形式,填土高度小于 5m的,处理长度为 20m,靠近桥台 10m桩距为 1.5m×1.5m,远离桥台 20m桩距为 3.0m×3.0m;填土高度大于 5m的,处理长度为 40m,靠近桥台20m桩距为 1.5m×1.5m,远离桥台 20m,桩距为 3.0m×3.0m。

(5)桩身混凝土强度为 25MPa。

3 施工前的准备

平整场地。清除表面杂填土及渣土,要求达到工作面干燥,水电接到施工现场,并对桩孔按一定顺序编号。

长螺旋钻机、混凝土输送泵、混凝土输送管路等设备应经检查、维修,保证浇筑过程顺利进行。

检奋电源、线路,并做好照明准备工作;配齐所有管理人员和施工人员,并对所有人员进行技术交底、安全交底;对施工道路进行整修,保证混凝土运输通畅;在正式施工前必须打工艺试验桩,以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数,根据试验桩确定和调整好技术参数指导施工。

4 施工工艺

(1)放线：施工前根据放出的外墙线或外墙皮线,四周交点用刚打入地下,按照桩位布置图统一进行侧放桩位线,桩位中心点用钎子插入地下,并用白灰明示,桩位偏差小于2cm。

(2)成孔：长螺旋钻机成孔,应匀速钻进,避免形成螺旋孔,成孔深度在钻杆上应有明确标记,成孔深度误差不超过0.1m,垂直度偏差小于 1%。

(3)灌注混凝土：成孔至设计深度后,现场指挥员应通知钻机停钻提升钻杆,并同时通知司机开始灌注混凝土并保持连续灌注。灌注混凝土至桩顶时,应适当超过桩顶设计高程 50cm左右,以保证桩顶标高和桩顶混凝土质量均符合设计要求。灌注混凝土之前,应检查管路是否顺畅稳固;每班第l根桩灌注前,应用水泥砂浆湿润管路,压灌混凝土时一次提钻高度小于 25cm,混凝土埋钻高度大于 1.0m;现场设专人负责检查混凝土灌注质量及意外情况的处理,混凝土进场后应立即灌注(2h内),严禁长时间搁置;保证桩身混凝土至少 24h养护,避免扰动。

注意桩底灌注质量,提钻冲开阀门的高度不应超过30cm。

施工过程中应认真填写施工记录,每台班或每日留取试块 1～2组,做好养护,送实验室作 28d强度试验。

(4)清土及剔桩。

第一步清土在罐压桩施工完毕后立即将多余混凝土铲除。

第二步在成桩后 5d左右剔桩,避免因桩身强度较大时剔桩困难。

清土采用小型机械设备及人工开挖、运输,避免断桩及对地基土的扰动。

清土预留至少 20cm人工清除,找平。

清槽后人工截桩,采用 3根钢钎间隔 120°,沿径向楔入桩体,直至上部桩体断开,桩顶采用小钎修平。

因剔桩造成桩顶开裂、断裂,按桩基混凝土接桩规定,断面凿毛,刷素水泥浆后用高一级混凝土填补并振捣密实。

(5)褥垫层。

复合地基施工、检测合格后,方可进行褥垫层施工,厚度为50cm。

褥垫层材料使用 5～40mm碎石或级配砂石,褥垫层每层压实厚度控制亦 25cm以下,采用平板振动仪振密,平板振动仪功率大于 1500kW,压振 3～5遍,控制振速,或采用轻型压路机进行压实,振实后的厚度与虚铺厚度之比小于0.93(夯填度)。

5 质量要求

(1)桩体连续密实,不得有断桩、缩径、加砂等缺陷。

(2)允许偏差桩长：+100mm。

钻孔垂直度：≤1.5%。

桩径：20mn。

桩位：满堂布桩≤D。

(3)成桩 15d后做竖向静载试验,单桩静载试验做 3个,其单桩承载力不得小于 500MPa,5%的桩做小应变动测试验。

6 成品保护

已成桩后严防重型机械行走或扰动,防止使桩头压松造成桩顶混凝土不成型、断桩。清土采用小型机械设备及人工开挖、运输,清土预留至少 20cm后,人工清除、找平。

7 特别注意的几个要点

(1)当满堂布桩时,不宜从四周转向内推进施工,宜从中心向外推进施工,或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对已结硬的已打桩产生影响。

(2)严格控制拔管速率。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩,而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀,桩顶浮浆过多,桩身强度不足和形成混和料离析现象,导致桩身强度不足。故施工时,应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在 1.2～1.5m/min。

(3)控制好混合料的坍落度。混合料坍落度过大,会形成桩项浮浆过多,桩体强度也会降低。坍落度控制在 18～20cm,和易性好,一般桩顶浮浆可控制在 10cm左右,成桩质量容易控制。

(4)设置保护桩长。使桩在加料时,比设计桩长多加0.5m,将沉管拔出后,用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5s,提高桩顶混合料密实度。上部用土射顶,增大混合料表面的高度即增加了自重压力,可提高混合料抵抗周围土挤压的能力,避免新打桩振动导致巳打桩受振动挤压,混合料上涌使桩径缩小。

(5)拔管过程避免反插。在拔管过程中若出现反插,由于桩管垂直度的偏差,容易使土与桩体材料混合,导致桩身掺土影响桩身质量,应避免反插。

(6)加强施工过程中的监测。在施工过程中,应加强监测,及时发现问题,以便针对性地采取有效措施,有效控制成桩质量,重点应做好以下几方面的监测：施工场地标高观测。施工前要测量场地的高程,并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生隆起,因为断桩常和地表隆起相联系。已打桩桩顶高程的观测。施工过程中注意已打桩桩顶高程的变化,尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时,量测已打桩桩顶的上升量,可估算桩径缩小的数值,以判断是否产生缩径。对有怀疑的桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看,并做出必要的处理。