應(yīng)用劈裂樹根樁加固橋端路基
2015-06-18
0 引言
樹根樁的使用最早可追溯到二十世紀(jì)三十年代的意大利。樹根樁加固可用于淤泥、粘性土、砂土以及人工填土等建筑的地基加固。隨著我國近年來建筑加固工藝的不斷發(fā)展，樹根樁被越來越多地應(yīng)用于建筑物的加固工程中。樹根樁主要適用于新建工程的地基處理和現(xiàn)有工程的基礎(chǔ)托換，不僅承壓性強(qiáng)，而且還可以實(shí)現(xiàn)承受壓力的交替荷載。
1 項(xiàng)目概況
廊坊至滄州高速公路是河北省“五縱、六橫、七條線”高速公路網(wǎng)絡(luò)中的“縱二”的重要組成部分，同時(shí)也是河北省“十一五”交通發(fā)展規(guī)劃的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目于2008年6月開始建設(shè)，2010年12月16日建成通車。
樁號(hào)k121+351-k121+490段位路基高填方段，兩側(cè)相連分別為一個(gè)特大橋和一個(gè)中橋，路基所處地區(qū)地勢(shì)坑洼，下雨容易積水，且地下水位較高，路基基底較軟弱。由于路基段落短、填方高，兩側(cè)與剛性結(jié)構(gòu)連接，基底軟弱，通車后經(jīng)測(cè)量發(fā)生了不均勻沉降。為避免路基繼續(xù)沉降或側(cè)移，經(jīng)多方討論研究決定采用劈裂樹根樁對(duì)k121+351橋端路基進(jìn)行加固處理。
2 劈裂樹根樁平面分布圖
樁距采用2*2m正方形布設(shè)，每個(gè)橋頭處理30m。圖1中尺寸均以毫米計(jì)。
3 樹根樁設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定
?、僭谶M(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇樹根樁直徑在150-300mm范圍內(nèi)，極長(zhǎng)不大于30mm的直極型或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的斜型樁。②樹根樁的單樁承受力的確定，應(yīng)該充分考慮建筑物的地基條件和材料本身的強(qiáng)度情況。③在設(shè)計(jì)時(shí)要注意將樁身混凝土的強(qiáng)度等級(jí)控制在C20及以上，對(duì)于一些軟弱的地基應(yīng)考慮其承受力的方向，當(dāng)其為豎向時(shí)應(yīng)將鋼筋的長(zhǎng)度控制在1/2樁長(zhǎng)及以上；當(dāng)其為橫向時(shí)應(yīng)采用全長(zhǎng)配筋。④在設(shè)計(jì)樹根樁時(shí)，首先要驗(yàn)算建筑物的基礎(chǔ)承載力以及相關(guān)方面，當(dāng)設(shè)計(jì)無法滿足建筑的實(shí)際加固需要時(shí)，就可以設(shè)置新的樁承臺(tái)基礎(chǔ)。
4 樹根樁的適用范圍
①當(dāng)建筑物需要加層或者其上部又增加了新的荷載，超出了地基承受能力時(shí)。②建筑物因設(shè)計(jì)施工和地質(zhì)勘探造成建成后不均勻沉降，影響到建筑物的正常使用與安全時(shí)。③防止市政工程如地鐵、隧道、橋梁等出現(xiàn)地基土層不均勻沉降，引起裂縫。④古建筑因地基下沉需要進(jìn)行地基加固時(shí)。⑤邊坡巖石因失穩(wěn)需要加固處理時(shí)。
5 樹根樁的設(shè)計(jì)
5.1 當(dāng)樹根樁用作支承基礎(chǔ)時(shí)，一般可采用以下方法來測(cè)定其單樁承受力的大?。孩龠M(jìn)行實(shí)地荷載試驗(yàn)，確定單樁承受力的數(shù)值；②查詢并參考一些同類施工資料的相關(guān)規(guī)定；③按照摩擦樁的標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算和設(shè)計(jì)；④Rkd=Σqili・Up/K。
式中：Rkd――單樁容許承載力（kN）；Up――樁周長(zhǎng)（m）；qi――第i層土的極限摩阻力（kPa）；li――第i層土中的樁長(zhǎng)（m）；K――安全系數(shù)，一般可取2。
5.2 在確定樹樁的樁身強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)將其樁身混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度控制在：Rkd/Ap≤250fcu，k
式中：Rkd――單樁容許承載力（kN）
Ap――樁身截面積（m2）
fcu，k――邊長(zhǎng)為15cm的樁身混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度（MPa）。同時(shí)還應(yīng)將樁身混凝土的標(biāo)號(hào)控制在C15級(jí)及以上。
5.3 宜采用粒徑在10-25mm間的碎石骨料，同時(shí)鋼筋籠的外徑宜比設(shè)計(jì)樁徑小40～60mm。在進(jìn)行注漿時(shí)，水、水泥、砂的重量比為0.5：1.0：0.3，注意將砂粒的粒徑控制在0.5mm以內(nèi)。一旦成樁，就可以根據(jù)施工需求適當(dāng)摻入一些減水劑和早強(qiáng)劑。
6 樹根樁的基本施工工藝
6.1 成孔。施工人員一般選用小型鉆機(jī)來灌注樁成孔，并使用水或泥漿來循環(huán)冷卻或者出渣。另外，施工人員還采用正循環(huán)的方式有效提高樹根樁的承受力，遇到較硬的土層就改用水力擴(kuò)孔鉆頭。而在飽和的軟土層鉆孔時(shí)，遇到流沙層就放緩速度，在沙層表面反復(fù)磨轉(zhuǎn)，加注泥漿以保護(hù)鉆孔。當(dāng)表面土層較為松散時(shí)，就使用套管護(hù)孔，保證套管孔所在位置高于地面10cm的位置。當(dāng)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，先進(jìn)行清孔，直到清水溢出。
6.2 清孔。鉆孔完成后，施工人員要及時(shí)轉(zhuǎn)換孔內(nèi)泥漿，直到泥漿水達(dá)到一定比重或溢出清水。
6.3 灌漿管的制作。在制作灌漿管時(shí)，當(dāng)考慮注漿管拔出時(shí)，就可以采取接頭處外縮節(jié)的方式，保持外壁管的光滑度。為防止泥漿進(jìn)入管內(nèi)，可使用黑膠布或聚乙烯膠布封住管底。另外，施工人員在制作灌漿管時(shí)要將管底口以上1m范圍內(nèi)的管做成花管狀，孔眼直徑宜為0.8cm，縱向間距為10cm。同時(shí)在豎向放置四排灌漿管，放入鋼筋籠內(nèi)后再放入鉆孔。
6.4 灌漿成孔。當(dāng)鋼筋管和和灌漿管沉入鉆孔后，先壓入水泥砂漿。在進(jìn)行灌注時(shí)，應(yīng)將其埋入2-3米，保證樁體質(zhì)量。灌漿完成后，立即投入5-25cm的碎石，并使用鋼筋插搗，以使骨料均勻布于樁身。
6.5 注漿。將攪拌完成并已篩選好的漿液注入，其中漿液為水泥砂漿，水與灰的比例宜控制在0.4-0.5之間，水、水泥、砂的重量比為0.5：1.0：0.3.選砂時(shí)，應(yīng)選擇那些顆粒較為均勻的黃砂，粒徑控制在0.5mm以內(nèi)。待第一次注漿初凝后，便可進(jìn)行第二次注漿，兩次的注漿壓力分別為1.5～2.0MPa和2.0～4.0MPa。選用純水泥漿灌注。水泥選用32.5M礦渣硅酸鹽水泥，水為一般人畜飲用水。水灰比1.0：1.0（水：水泥）。用攪拌機(jī)進(jìn)行拌漿，攪拌時(shí)間不少于5min。
7 施工后測(cè)量數(shù)據(jù)
8 注意事項(xiàng)
①在開孔時(shí)，應(yīng)對(duì)搭板進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，并畫出主筋分布線，避免開孔時(shí)，碰到主筋。②最終注漿壓力不得大于2.0MPa，發(fā)現(xiàn)跑冒漿液及時(shí)封堵，或停止注加，采用點(diǎn)式間歇式注漿。
9 結(jié)束語
通過應(yīng)用劈裂樹根樁對(duì)橋端路基的加固，采用小群樁將路面結(jié)構(gòu)層、路基體、基底很好的結(jié)合一起，形成一個(gè)整體。經(jīng)對(duì)施工后的測(cè)量數(shù)據(jù)分析，該方法能有效的減少不均勻沉降，很好的起到固結(jié)的作用。
