路橋區(qū)市政建設(shè)工載體樁復(fù)合地基在高速鐵路軟土地基中的應(yīng)用

張吉喜

中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司 陜西西安 710043

摘要：載體樁是近些年發(fā)展起來的一種新型樁基類型，它在鋼筋混凝土沉管樁擴(kuò)底的基礎(chǔ)上，對(duì)擴(kuò)底進(jìn)行填料、夯擴(kuò)擠密，從而大大提高了樁基的承載力。本文對(duì)該技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行介紹，并探討了載體樁復(fù)合地基應(yīng)用于加固高速鐵路軟土地基中的關(guān)鍵技術(shù)與質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：載體樁；軟土地基；質(zhì)量；承載力

一、概述

載體樁是一種全新的施工技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)的地基處理觀念，選擇下部層位穩(wěn)定、土性較好的土層作為被加固土層，以樁端土體為研究對(duì)象。普通樁的承載力主要來源于樁的側(cè)摩阻力，而載體樁的承載力主要來自載體，載體通過反復(fù)填入填充料再以3.5t重錘提升6m進(jìn)行自由落體夯實(shí)，通過三擊貫入度等指標(biāo)控制密實(shí)度，隨后再夯填一定量的干硬性混凝土，從而由內(nèi)向外形成由干硬性混凝土、填充料和擠密土體組成的載體，使樁端土體得到最優(yōu)的密實(shí)，將上部荷載有效傳遞給下面的持力土層，達(dá)到提高承載力的目的。

載體樁工程特點(diǎn)：（1）避軟就硬，因地制宜，充分地將建筑物的結(jié)構(gòu)形式與場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件有機(jī)地結(jié)合起來，使地基處理獲得最優(yōu)的效果。（2）將地基處理與基礎(chǔ)施工合二為一，即降低地基處理費(fèi)用，又節(jié)約基礎(chǔ)投資，使得施工方有利可得，與此同時(shí)又可使得建設(shè)方最大限度地節(jié)約資金，可謂一舉兩得。（3）極大地改善了樁的承載性狀，使得單樁承載力出乎尋常的高，一般是同樁長(zhǎng)同樁徑灌注樁的3-5倍。（4）施工中能就地取材，充分地利用固體廢物或廉價(jià)的建筑材料作為填充料，變廢為寶，利國(guó)利民，保護(hù)環(huán)境，降低了樁基礎(chǔ)的成本。

二、載體樁復(fù)合地基加固軟土地基的施工工藝

（一）工程概況

某高速鐵路合同段路基為軟土地基，為提高承載力需采取措施進(jìn)行軟基加固處理，設(shè)計(jì)采用載體樁復(fù)合地基。樁型采用復(fù)合載體夯擴(kuò)樁，單樁豎向承載力特征值550kN，共布樁1608根。樁徑430mm，有效樁長(zhǎng)約6.5m，間距2.0m，正方形布置，樁頂鋪設(shè)0.15m厚的碎石墊層，墊層上澆筑0.5m厚的C30鋼筋混凝土板。樁端持力層為第四層粉質(zhì)粘土，壓縮模量Es =4.46MPa，承載力標(biāo)準(zhǔn)值140kPa。

（二）工藝流程

載體樁施工工藝流程與CFG樁施工以及管樁等施工流程相似，其最大的差別在于載體樁的終孔是根據(jù)三擊貫入度為主要控制指標(biāo)。三擊貫入度要求不大于10cm。其施工工藝流程：施工準(zhǔn)備、場(chǎng)地平整→樁位放樣→樁機(jī)就位→樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位中心、沉護(hù)筒→沉管至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→投入填充料、錘擊密實(shí)→三擊貫入度檢測(cè)→投入干硬性混凝土、夯實(shí)→澆筑混凝土樁體→成樁、拔出護(hù)筒→移機(jī)到下一樁位。

（三）施工技術(shù)

1、引孔

本段路基清表后回填滲水土，因回填滲水土可塑性差，用柱錘沖孔較為困難。為防止夯擴(kuò)時(shí)對(duì)回填層造成的擾動(dòng)及破壞，現(xiàn)場(chǎng)采用等樁徑螺旋鉆引孔，引孔深度h=1.2m（即回填厚度）。鉆出滲水土及時(shí)清運(yùn)出場(chǎng)，引孔后及時(shí)進(jìn)行樁體施工，以防擱置太久而坍塌。

2、樁位定位

樁孔定位由專業(yè)測(cè)量人員用全站儀和鋼卷尺按樁基中心軸線定位樁孔，孔位偏差控制在70㎜以內(nèi)。利用全站儀對(duì)控制樁進(jìn)行定位需要換手復(fù)測(cè)，樁孔定位后需要用鋼卷尺進(jìn)行復(fù)核。

3、錘擊跟管成孔

樁機(jī)定位后先用柱錘低落距輕夯地面3-5次，使護(hù)筒準(zhǔn)確定位，再提高柱錘落距夯擊成孔，然后壓入護(hù)筒跟進(jìn)。由于護(hù)筒直徑與樁徑匹配，樁徑一般不易出現(xiàn)偏差，但因?yàn)閳?chǎng)地平整等原因，樁機(jī)的打樁架可能不垂直于地面，造成護(hù)筒不垂直，導(dǎo)致樁孔不垂直，所以在成孔前和成孔過程中，要嚴(yán)格控制打樁架的垂直度，確保樁孔垂直度在允許偏差1﹪之內(nèi)。

4、夯擴(kuò)體施工

樁孔夯擊成型，將護(hù)筒沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后柱錘擊出一定深度，分批向孔內(nèi)填入填充料。填充料采用一定級(jí)配且不易風(fēng)化的碎石或礫石。柱錘提至6m高度自由落體，分次填料，反復(fù)夯實(shí)擠密。當(dāng)三擊貫入度檢測(cè)合格后夯填干硬性混凝土，形成夯擴(kuò)體。

5、樁身混凝土灌注

夯擴(kuò)體施工完畢后進(jìn)行樁身混凝土灌注?；炷劣沈?yàn)收合格的攪拌站集中供應(yīng)，混凝土配合比采用工藝性試驗(yàn)確定的施工配合比。開盤前嚴(yán)格控制混凝土坍落度，保持坍落度120～140㎜?；炷翝仓瓿珊筇岢鲎o(hù)筒，護(hù)筒提升過程應(yīng)嚴(yán)格控制速度，密切觀察混凝土的沉降量，拔管速度過快易出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，嚴(yán)重者甚至斷樁。護(hù)筒提出后，插入振搗棒進(jìn)行振搗，注意插入深度，并快插慢拔。

三、載體樁復(fù)合地基施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

由于高速鐵路對(duì)路基工后沉降要求特別嚴(yán)格，遠(yuǎn)高于建筑地基，基礎(chǔ)一旦出現(xiàn)變形和破壞，整治和修復(fù)十分困難，因此在保證路堤填筑質(zhì)量的前提下只有嚴(yán)格控制載體樁復(fù)合地基處理的施工質(zhì)量才能滿足線路工后沉降不大于15mm的要求。通過對(duì)本工程施工過程的研究分析，總結(jié)如下質(zhì)量控制要點(diǎn)。

1、載體樁屬于擠密灌注樁，打樁順序宜遵循先中間，后兩邊，先深后淺的原則。施工中采用“跳打”工藝以減少對(duì)鄰樁質(zhì)量的影響。在施工過程中還應(yīng)避免移機(jī)、施工車輛對(duì)成品樁的碾壓。

2、在成孔及夯擴(kuò)體施工過程中由于夯擊力比較大，周圍土體會(huì)產(chǎn)生反彈和擠壓，鄰樁會(huì)發(fā)生上浮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致樁端與載體結(jié)合不緊密、發(fā)生脫節(jié)或樁被擠歪、擠斷的情況。因此在成孔過程中因隨時(shí)觀察地面隆起情況，當(dāng)隆起超出規(guī)范要求50mm時(shí)應(yīng)立即停止施工，報(bào)告技術(shù)人員解決。

3、夯擴(kuò)體施工時(shí)嚴(yán)格控制填充料材質(zhì)和投入量。本工程填充料為粒徑20～50mm的碎石，含泥量不得大于5﹪。投料量不宜小于0.5 m?，且不大于1.8m?。干硬性混凝土每次填入量控制在0.2m?左右，直至夯填至柱錘底部超過護(hù)筒5cm為宜。

4、嚴(yán)格控制三擊貫入度。填充料夯填完畢后，采用錘徑為355mm，質(zhì)量為3.5t的柱錘，落距6m，連續(xù)3次錘擊的累計(jì)下沉量即為貫入度。三擊貫入度是載體樁的核心檢測(cè)手段，必須滿足設(shè)計(jì)不大于10㎝的要求，并且要保證一擊比一擊小或持平的原則。如不滿足要求，則應(yīng)繼續(xù)填料夯擊至滿足三擊貫入度要求。

5、樁身施工易發(fā)生縮頸和斷樁現(xiàn)象，因此必須嚴(yán)格控制樁身混凝土灌注質(zhì)量。施工時(shí)須注意兩點(diǎn)，一是要嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔院退涠?，以便混凝土出管時(shí)順利擴(kuò)散；二是控制好拔管速度，拔管速度不得大于1m/min。

6、清理樁間土選用小型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，挖土前標(biāo)明樁頭位置，以免挖斷樁頭。挖土預(yù)留10-15cm厚土層由人工清理至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，防止機(jī)械對(duì)擠密土體的擾動(dòng)。截樁頭采用電鋸切割，將樁頭鋸?fù)负笠瞥?，?yán)禁強(qiáng)制掰斷樁頭，造成樁頂以下樁身斷裂。

7、質(zhì)量控制的允許偏差

樁位的最大允許偏差分為兩種狀況，當(dāng)樁徑小于500mm時(shí)，樁位的最大允許偏差應(yīng)該小于70mm，當(dāng)樁徑超過500mm時(shí)，樁位的最大允許偏差應(yīng)該小于100mm；樁徑允許偏差為-20mm；樁孔垂直度偏差不大于樁長(zhǎng)的1.0%；填充料樁身混凝土灌注充盈系數(shù)不小于1.0且不大于1.3；樁頂混凝土超灌標(biāo)高不小于0.5m；樁頂混凝土浮漿厚度不宜超過200mm。其他控制指標(biāo)要滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)束語

施工結(jié)束28天后，進(jìn)行低應(yīng)變樁體完整性檢測(cè)、單樁承載力檢測(cè)，復(fù)合地基荷載試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。結(jié)果表明，復(fù)合地基承載力大于200kPa，單樁承載力大于600kPa，達(dá)到極限荷載1200kN時(shí)累計(jì)沉降小于10mm，載體樁復(fù)合地基達(dá)到了加固軟土地基的目的。通過載體樁復(fù)合地基在高速鐵路軟土地基中應(yīng)用的工程實(shí)踐和試驗(yàn)結(jié)果，充分體現(xiàn)了載體樁復(fù)合地基在加固軟土地基中發(fā)揮了良好的作用，達(dá)到了預(yù)期的效果，在加之其在施工簡(jiǎn)便快速，廢物利用，節(jié)約成本，環(huán)境保護(hù)等方面的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，載體樁復(fù)合地基作為一種新型的地基加固技術(shù)具有較好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]《復(fù)合載體夯擴(kuò)樁設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ/T 135-2001

[2]江建.復(fù)合載體樁在邳州國(guó)際商城中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2014年52期。

[3]宋朝霞.復(fù)合載體樁施工技術(shù)的運(yùn)用[J].城建檔案，2009年10期。