低標號素混凝土樁在六潛高速公路軟基處理中的應用都春苗 秦衛 孫海鵬 高福華 （安徽省公路勘測設計院 安徽合肥 230014）摘要六岳高速公路原設計為干振復合樁處理軟基，但在施工時由于地下水非常豐富，樁頂浮漿過多，無法成樁。根據試樁結果變更為低標號混凝土樁，本文從低標號素混凝土樁的設計參數，沉降和穩定性計算，施工方法以及施工注意事項等方面指出低標號素混凝土樁技術要點，并探討了該技術的優點、存在問題，同時對其推廣提出了一些建議。關鍵詞低標號混凝土樁；軟基處理；設計與施工1 概述六安至潛山高速公路是國家重點公路規劃中的東營香港（口岸）公路的一段，同時也是安徽省“十五”交通重點項目之一。項目位于大別山腹地，全長72.287公路。其中在K10+220K11+100段分布有河濱相沉積的軟土，軟塑流塑狀, 厚約5m8m，軟土分布呈夾層狀和透鏡體狀，含少量粉細砂,基底為砂層,透水性較好。原設計為干振復合樁處理，采用15型振動沉管、管內投料施工，設計樁體材料配合比為：“膠凝材料：砂：石=1：1：2”，其中膠凝材料為“粉煤灰：石灰：水泥：外加劑=1：0.24：0.14：0.05”，外加劑選用硫酸鈉。但在施工試樁時發現由于基底為砂層，地下水非常豐富，沉管投料后樁體還沒來得及凝固就被涌上來的地下水沖散，粉煤灰、石灰等輕質材料浮在樁體表面，樁頂浮漿過多，無法成樁。通過分析認為，出現該情況一是由于地下水豐富，而且為承壓水，二是由于松散體狀的粉煤灰在配合比中所占比例過高，而具有固結作用的水泥含量偏低，樁體材料凝固速度慢，凝固力低。因此通過調整粉煤灰和水泥的比重進行多次試樁，但效果還是不理想，最后采用不摻加粉煤灰，直接按“水泥：砂：石=1：3：6”以低標號混凝土配合比試樁，成樁效果較好，樁體較為完整，強度較高。根據試樁結果，調整設計，變更為采用振動沉管低標號混凝土樁進行加固。2 低標號素混凝土樁復合地基設計及參數由于低標號素混凝土樁在省內首次應用于高速公路軟基處理中，以前沒有這方面的設計規范與標準，這次調整設計采用按復合地基理論計算和現場試樁檢測相結合的方法來確定設計、施工參數和指標。2.1軟基路堤沉降與穩定性計算沉降計算采用復合地基的沉降計算理論進行，低標號素混凝土樁作為高粘結強度樁與砂墊層、樁間土共同形成復合地基，通常復合地基沉降計算方法認為復合地基的沉降為加固區壓縮量和下臥層沉降量之和，下臥層沉降量常采用分層總和法計算，加固區壓縮量計算有應力修正法。本路段設計路堤高度7.2m，路堤設計頂寬26m，邊坡坡度:1:1.5，工后沉降基準期15年。通過計算：路面竣工時,地基沉降 = 0.260(m)工后沉降基準期結束時,地基沉降 = 0.515(m)路面竣工后,基準期內的殘余沉降 = 0.255(m)最終地基總沉降 = 1.200*0.641 = 0.769(m)根據軟土的土質參數通過計算得出填土時間-沉降曲線與填土時間固結度曲線，如圖所示：穩定采用有效固結應力法計算，通過計算：總的下滑力為1744.248(kN)，總的抗滑力為2795.661(kN)，滑動安全系數為1.603，為穩定狀態。2.2軟基地基承載力設計驗算現將該幾段選有代表性的鉆孔地質資料計算如下：復合地基承載力表達式為： Fck = mFpk+(1-m)Fsk 式中：Fck 復合地基承載力標準值； Fpk 樁體承載力標準值； Fsk 樁間土承載力標準值； m 復合地基置換率。 對于等邊三角形排列樁孔，其復合地基置換率為： m = 0.9069d2/S2 式中：S 樁孔間距； d 樁孔直徑；設計樁長6m，樁徑30cm，樁間距1.2m，按設計要求28天單樁承載力取1000kPa，樁間土承載力按軟土標準取80kPa m = 0.9069d2/S2=0.9069*0.32/1.22=0.0567 Fck = mFpk+(1-m)Fsk=0.0567*1000+(1-0.0567)*80=132.16 kPa填土平均高5.5m，路基的重力密度（千牛頓/立方米）：19計算路堤基底壓力：5.5*19 = 104.5 kPa 因此 Fck=132.16 kPa 104.5 kPa 滿足路堤基底壓力要求。2.3 處理措施及設計參數2.3.1 小型構造物處箱涵通道加固處理范圍，劃分B、A、B段3個加固處理區（具體情況詳見下表），A區為加密加強處理區，B區為過渡處理區，其中在加密處理區A區樁頂鋪設20厘米厚土工格室裝碎石回填、壓實，并在樁頂墊層的鋪設完成后，鋪上5厘米厚的砂墊層。布樁型式采用正三角形，平行涵洞的中軸線對稱布樁，樁長經計算并結合該地區類似工程經驗最終確定。涵洞、通道A區處理長（m）A區樁排數B區處理長度(m)B區樁排數1.25圓管涵/2.77/cos45.20/cos62m涵洞、通道/3.46/cos56.06/cos73m涵洞、通道/4.16/cos66.93/cos84m涵洞、通道/5.54/cos88.66/cos10 （為涵洞的設置角度）設計通過調整樁間距的方法控制構造物處與一般路堤段的差異沉降。控制有效樁長不變，A區的樁頂標高要滿足至少高出涵洞基礎的底面標高以上50厘米，開挖基坑時再予以破除，以保證樁頭的完好性，樁間距0.8米；B區的樁頂標高按正常工藝控制，到施工工作面，樁間距1.0米。涵洞、通道處進行低標號素混凝土樁處理之后，原則上不再填土預壓反開挖施工，而是在復合地基強度經檢驗合格后，直接在處理完畢的地基上做涵洞或通道，結構物做好后，再填土至設計高度。2.3.2 橋坡段橋坡段按2倍左右的臺后填土高度等分A、B、C段3個加固處理區，采用有效樁長不變，通過調整間距控制橋坡段與一般路堤段的差異沉降的方法進行過渡處理。 （橋頭段低標號素混凝土樁處理立面布置圖）A區樁間距0.8米，B區樁間距1.0米，C區樁間距1.2米，另外在臺前1.52倍左右的臺后填土高度范圍內及橋臺錐坡地范圍內也要進行處理，稱之為D區，樁間距1.2米，D區不設樁頂墊層，整平填土即可。橋臺基樁周圍調整低標號素混凝土樁布置，橋臺基樁周邊50厘米的范圍不進行低標號素混凝土樁施工。布樁型式采用正三角形，按平行于橋臺走向布設；樁長經計算并結合該地區類似工程經驗最終確定。軟基段應先進行軟基處理，然后進行橋臺樁基施工。3 低標號素混凝土樁的施工3.1施工工藝選用15T型振動錘振動沉管、管內投料成樁。成樁工藝流程如下：樁機就位沉管投料（拌和） 振動拔管 成樁移位材料攪拌，施工步驟如下：1、將主機安置于沉管位置，接上底端裝有活瓣開啟式或分離式管靴的套管，以避免土或水進入套管中，將套管立于打樁位置。2、啟動振動錘將套管按設計要求的深度沉入到軟土中。3、當套管穿透軟土層后立即開始拌料，根據設計配合比采用離心式拌和機對樁體混合料進行拌和均勻。4、將拌和好的混合料通過裝料漏斗送入孔中并通過振動能力將其振實。5、密封套管管口并振動提升套管，使混合料落入孔中。提升速度應慢速進行，每當提升1米后停止提升。這時繼續振動20s30s使混合料密實。6、成樁完畢后移動樁機至下一樁位，同時對剛施工完畢的干振樁進行檢查并作好施工記錄（施工時間、樁位編號、入土深度、混合料使用量），同時檢根據土層含水率情況對樁頭灑水，最后采用砂土對樁口進行封閉。3.2施工注意事項1、打樁順序采用連續施打順序施工。連續打樁施工時，對相鄰樁的振動影響是顯著的。通常這種振動對相鄰已施工的樁起到輔助再振實的作用。對于含水量豐富的地層，這種輔助振實類似于對濕拌混凝土的附著式振搗，因而使樁身變得更加密實。當土層中含水量大于30%時，復合料采用干料；當土層中含水量小于20%時，則必須采用濕料；而當土層中含水量小于30%，大于20%時，采用干料澆注成樁后，再在樁頭加少量水。2、拔管拔管速度過快，會導致成樁直徑較小，甚至產生縮徑或斷樁；拔管速度過慢，由于振動時間長容易產生離析，會使得樁體下部粗顆粒材料含量較多，樁頂細顆粒材料含量過多而降低強度。因此，施工時拔管速度應控制在1.01.5m/min。3、振動沉管干料這種施工工藝對樁間土一般有兩方面的影響，其一是由于擠密作用而使得樁間土變得更密實；其二是干料吸水作用使樁間土含水量減少而改變樁間土的性質，因此除密實砂土、粉土以外，一般情況下，樁間土的承載力都會得到提高。4 低標號素混凝土樁的質量檢測 質量檢測除了檢查施工原始記錄、樁長、樁數以及樁偏差等常規檢測外，重點做了現場載荷試驗，隨機進行了3根樁單樁靜載荷試驗以及3組復合地基靜載荷試驗，由于路堤對地基承載力的要求不高，因此載荷試驗未達到破壞荷載，所加的荷載為設計最大荷載，復合地基采用2x2的加載板，通過試驗結果表明:三根單樁復合地基靜載試驗和三根單樁靜載試驗的Q -s曲線、s -lg(t)曲線均未出現陡降跡象,按相對變形s/b =0.01確定復合地基承載力,單樁復合地基在標準值為400kPa 的荷載下沉降值與壓板作用寬度之比s/b 分別為0.009、0.0096、0.004,其比值均小于0.01,表明單樁復合地基承載力滿足設計要求。單樁靜載試驗在標準值為650kN 時,沉降分別為2mm、3.6mm、3.6mm,說明單樁承載力仍有很大潛力。 因此地基承載力均大大高于設計要求值，質量檢測結果表明低標號素混凝土樁處理軟土地基效果良好。5 結束語 目前六岳高速公路低標號素混凝土樁加固軟基施工已經結束，通過靜載試驗和抗壓強度試驗檢測驗收，均達到設計要求，取得較好的效果，得到較高的評價，總結低標號素混凝土樁處理軟基有如下特點： （1）低標號素混凝土樁采