摘 要:结合工程实例,介绍了无砂混凝土小桩在高速公路复合地基处理中的运用,从施工工艺、施工方案、施工检测等方面进行了论述,指出无砂混凝土小桩是地基处理的一种新工艺,值得推广应用。
关键词:无砂混凝土小桩,高速公路,复合地基
中图分类号:U416. 04 文献标识码:A
无砂混凝土小桩是地基处理的新工艺,其原理为先通过螺旋钻机成孔,然后将干净的小碎石(5 mm～10 mm) 投入孔中,投石之前先放入直径为25 mm 的钢管用于压浆,用压浆机把水泥浆压入桩体,形成无砂混凝土小桩。孔径在150 mm～450 mm 范围,根据地基情况孔径常用断面直径250 mm～350 mm ,无砂混凝土小桩桩位采用梅花或方格布置,这样小桩和地基组成复合地基。由于该工艺施工进度快,施工中可控性强,加固的效果好,近年来在河南省高速公路地基处理中已得到一定的应用。文中结合平顶山—临汝高速公路NO. 1 合同段( K0 + 000～ K4 + 700) 无砂混凝土小桩的施工,对无砂混凝土小桩的施工工艺、检测进行阐述。
1 工程概况
平临高速公路K0 + 000～K10 + 850 段土层为第四系全新统砂河冲积层,厚度8 m～10 m ,岩性为亚粘土夹亚砂土,软塑状,个别流塑,容许承载力120 kPa ,地下水位埋深7. 0 m～12. 5 m。主要力学指标:含水量W = 32. 9 %～35. 3 % ,液限WL = 26. 9 %～34. 3 % ,塑限WL = 15. 5 %～18. 4 % ,塑性指数IP = 0. 40～0. 75 ,锥尖阻力qc = 0. 73 MPa～4. 75 MPa。鉴于该段为填方路段,对台后、高路堤和跨径6 m 的通道涵洞作复合地基处理。
2 施工工艺和方案
2. 1 工艺原理
无砂混凝土桩施工原理用长臂螺旋钻(CFG钻机) 钻孔,使孔内淤泥随螺旋钻的叶片旋转上,人工在地面清除钻杆带出的孔内淤泥,直至钻到设计深度成孔。然后将压浆管放入孔内,压浆的长度比孔深长20 cm ,然后将碎石投入到孔内,填至与地面相平为止。工程注浆分入注浆和二次补浆两个阶段,用水泥压浆机通过预埋带孔的压浆管向管内压注水泥浆,直到水泥浆从碎石顶面涌出,并保压2 min ,第一次注浆结束;为增大桩侧阻力并保证桩顶部不因浆液下沉引起强度降低,采取在桩身初凝前用1. 5 MPa～2. 0 MPa 压力进行二次补浆。
2. 2 工艺流程
放样→钻机就位→成孔→移机→置入压浆管→投石→两次压入水泥浆。
2. 3 施工方案及技术参数
2. 3. 1 测量放样
依据施工图纸测量施工场地标高和控制桩标高,之后按照边长2 m 的正方形定出地基处理范围内的每一个桩位。测量人员精确地将每一根小桩的中心标定在场地上,同时在中心桩周围埋设四个保护桩,施工之前,要明确施工场地范围内是否存在地下光缆、地下管道等地下障碍。
2. 3. 2 钻机就位
根据工程地质勘察报告,本工程无砂混凝土小桩施工成孔采用长臂螺旋钻成孔,由于长臂螺旋钻设备体积大且较重,一些工作面不足、设备无法运至施工现场不便于施工的情况也可考虑用机械洛阳铲。本工程所用设备可直接从施工便道运至施工现场,在施工现场组装钻机,长臂螺旋钻组装时需用吊车。钻机组装就绪以后,两个方向调平钻机,精确对位直至两心同轴。钻机移至桩位处对准桩位中心,开钻之前一定要检查钻机是否平稳,掌握钻机机械性能是否良好,特别是钻杆上部动力头处,要时常检查钻杆与电机连接螺丝是否松动。
2. 3. 3 钻孔
启动螺旋钻杆,钻尖对准桩位中心,然后匀速钻进,钻孔时要有专人及时清理干净钻出的泥土,钻至预定深度后,钻杆上拔时要及时清理干净钻杆上的泥土,不允许等到下根桩下钻时再清理,从而保证清土安全,加快施工进度。钻机移位、对桩位时要有专人指挥,从而避免因司钻人员看不到致使行走电机脱轨或钻机倾覆。钻机维修、移位、工作时除必要工作人员外,近处严禁站人围观。钻孔时技术人员要在施工现场,发现问题及时解决或者上报。
2. 3. 4 成孔
本工程软基处理小桩成孔直径为400 mm ,桩底到达设计标高以后,钻机停止进尺,钻杆拔出之后检查成孔的中心位置、孔径、孔深、倾斜度等项目,其水平位置偏差不大于50 mm ,桩径偏差±20 mm ,孔深不小于设计孔深。成孔时若出现穿孔现象,要间隔钻孔,间隔距离视现场确定。成孔深度根据设计标高确定,钻机成孔时钻机要安扎平稳,钻杆和立塔要垂直,成孔要做现场详细的成孔记录,包括孔深、孔径、实际地质情况,若钻到地下障碍物或其他特殊情况要及时上报不可隐瞒。
2. 3. 5 投石压浆
1)注浆管制作。本工程注浆管采用壁厚大于1. 0 mm的<25 mm的焊管,注浆管下部3. 0 m范围内间隔布置出浆孔,间距为20 mm ,出浆孔直径为6 mm ,注浆管长度要大于桩长30 cm ,从而方便桩体注浆管与输浆胶管绑扎。
2) 填料。成孔结束后,及时放入注浆管,注浆管要高出桩孔50 mm ,且注浆管放置要居中,孔口弃土要及时清理干净,以免填料过程中土落入孔内,影响桩身质量。填料不可间断要一次性填成,填料要紧随成孔进行,争取做到成孔一个填料一个,以免时间过长,桩孔坍塌,影响工程质量。
3) 压力注浆。填料达到一定工程量之后,紧接着配置水泥浆液注浆。P.O32. 5 普通硅酸盐水泥掺入量70 kg/ m ,粉煤灰30 kg/ m ,水灰比为0. 8～1 ,碎石粒径为5 mm～15 mm。配置水泥浆液之前,准确计算搅拌池体积,由水泥浆比重确定最大搅拌水泥浆量,从而加快注浆速度。水泥浆要严格按照水灰比来配制。水泥浆搅拌好以后,输浆管与桩体钢管要绑扎牢固(可用专用夹子加牢固) ,注浆结束要等压力消散后再拔输浆管,同时注浆泵也要回浆减压。注浆过程中要时刻注视压力表,一般来说,第一次注浆时,宜用慢挡,严格控制在0. 4 MPa～0. 6 MPa 之间;为增大桩侧阻力并保证桩顶部不因浆液下沉引起强度降低,采取在桩身初凝前用1. 5 MPa～2. 0 MPa 压力进行补浆根据注浆压力及时回浆回压,从而避免压力过高输浆管炸裂伤人,输浆管距离不宜过长且不得弯折。注浆时若出现串浆现象,要及时采取措施跳注;压浆时若发现施工范围以外或路基斜坡处冒浆,要立即停止注浆或减小注浆压力,压浆过程中要由专人负责观测周围及路基稳定情况,出现重大异常及时上报。
3 检测及其参数要求
施工结束后按J GJ 7922002 ,J 22022002 建筑地基处理技术规范要求由化学工业部(郑州) 基础工程研究检测中心进行复合地基承载力和单桩承载力检测,复合地基承载力特征值:通道Fspk= 171. 5 kPa ;路基Fspk = 180 kPa。单桩极限承载力Qu = 720 kN ,满足设计单桩竖向承载力特征值Ra = 360 kN。检测频率为桩总数的0. 5 % ,其中单桩复合0. 25 % ,单桩0. 25 %。
参考文献:
[1 ]吴志俊. 高速公路地基处理分析[J ] . 山西建筑,2005 ,31 (6) :68270.
The appl ication of small concrete pile
without sand in expressway composite foundation
LIU Chang2sen
Abstract : Combined with practical engineering , the author introduces the application of small concrete pile without sand in composite founda2tion treatment in expressway , discusses its construction technology , construction scheme and engineering detection , and points out that smallconcrete pile without sand is a new technology of foundation treatment .
Key words : small concrete pile without sand , expressway , composite foundation
