塑料排水板+CFG桩在公路软基处理中的应用

1.工程地质概况
　　某路段工程作为公路，是主干线的重要组成部分。起点位于某市，终点位于小塘镇，路线全长41.55km。其中第五合同段起点桩号K13+400,终点桩号K15+800，主线长度2.4km。工程项目所处地形为平原微丘，气候属亚热带季风气候，水系呈棋盘状，主要有西江和北江及支流。地势平坦，鱼塘遍布。软土是本路段的特殊性软土，分三层，第一层由淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粉细砂组成；第二层也是由以上三种土性组成；第三层由淤泥质亚粘土和淤泥质粉细砂组成。
　　2.软基处理
　　2.1施工组织方案
　　小塘段第五合同段需要处理的软土地基总长度为3403m，其中1185m为主线，2218m为匝道。软土地基处理形式为埋料排水板和塑料排水板+CFG(水泥粉煤灰碎石)桩。施工组织顺序为：首先施工涵洞基底，然后再从桥头往远离桥的方向施工。这样可以尽快进行涵洞施工打通场内路基运输通道，也为桥台施工的尽早进行提供工作面。
　　机械配备：塑料排水板长度2210km，实际施工效率为750～800nU，台班，配备插板机2l台；CFG桩长度327km，实际施工效率为200～250m／台班，配备振动沉管桩机10台。软土地基处理于2005年1月15日开工，2005年6月14日完工。
　　人员配备：为保证软土地基处理的质量，我们配备了对软土地基施工有丰富经验的技术管理人员负责软土地基的施工管理。设置现场技术人员2名，软基处理专项工程师2名。
　　2.2塑料排水板施工
　　2.2.1工艺流程
　　塑料排水板施工工艺流程为：整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。
　　2.2.2施工要点
　　(1)在砂垫层铺设后用平地机整平，采用压路机稳压2～3遍，以保证插板机施工时不产生大的位移、拥包、沉陷。
　　(2)绘制一张较大的布桩图交施工人员打设时使用，每施打一根在图上相应位置标出，以免遗漏。由于有些处理段落位于斜交结构物两侧，特别要注意三角形地带的布桩，做到不遗漏。
　　(3)开始沉管时要缓慢，防止导管突然偏斜，套管入土深度距设计标高约2m时，减慢沉管速度，注意观察，防止超深或碰上障碍时能及时采取措施。插入过程导轨应垂直，钢套管不得弯曲，透水滤套不应被撕破和污染；排水板底部应有可靠的锚固措施，以免拔出导管时将芯板带出。施工中防止泥土等杂物进入套管内，一旦发现须及时清除。
　　(4)塑料排水板留出孔口长度应保证伸入砂垫层不小于50cm，使其与砂垫层贯通；并将其保护好，以防机械、车辆进出时受损，影响排水效果。
　　(5)塑料排水板的搭接采用滤管内平接的方法，芯板对扣。凸凹对齐，搭接长度不小于20cm，滤套包裹，用可靠措施固定。
　　2.2.3质量问题的处理，
　　(1)施工中容易出现的一种质量问题是回带。在桩靴穿排水板的扣环上，再横穿一条30～40cm的排水板(外露)，桩靴容易脱落，同时也增加了阻力，使桩靴脱落。
　　(2)施工中容易出现的另一种质量问题是断带。一旦出现这样的情况，就将扣带环与桩靴板的连接改为螺纹连接，同时加厚桩靴的底板。 2.3 CFG桩施工
　　2.3.1施工方案
　　CFG桩施工采用振动沉管，拌和场集中拌和混凝土，混凝土运输车输送，导管浇筑。施工工艺流程为：钻机就位→调平机身→沉管→拌和低标号混凝土→运输→混凝土→浇筑混凝土→振动拔管→钻机离开孔口→检查标高质量→封孔养护→清土。
　　选用的材料为：最大粒径不大于5.0 cm的碎石，且掺入一定量的石屑以保证级配良好；水泥采用32．5#的普通硅酸盐水泥。
　　2.3.2施工要点
　　(1)CFG桩与塑料排水板结合使用，先施工塑料排水板，再施工CFG桩。CFG桩横向从路内侧向外侧施工，纵向从桥头向两头施工。在打设新桩时与已打桩间隔时间不少于7d。CFG桩间距1.4m，C直径40cm，桩长进入持力层中2～3m。
　　(2)CFG桩混凝土塌落度控制在3.5cm，拔管速率1.2m／min，且每上拔1m留振5s，当沉管拔至离地面2m时应再减慢一半，且留振10s。
　　(3)振动过程中注意观察沉管是否有挤偏的现象，下沉速度是否异常等。
　　(4)在沉管时水或泥有可能进入桩管时先在桩管内注入高1.5m左右的封底混凝土，然后开始沉管。
　　(5)CFG桩施工前应进行试桩，以确定施工工艺、施工速率、合理的投料数量及桩的质量标准。
　　(6)CFG桩成桩后28d可抽芯检测，检测完毕合格后方可进行填筑路堤。
　　(7)严格按照设计图纸建议的施工顺序进行施工，避免缩颈断桩问题的出现。此外提升沉管速度太快易造成桩径偏小或缩颈断桩，拔管速率控制在1.2～1.5m／min。
　　(8)成桩后有时会出现桩的端部桩体水泥含量少，浮浆过多或混合料产生离析，桩体强度不均匀，这主要是因为提升沉管速度太慢和留振时间过长引起的。因此，在施工过程中要严格拔管速度，且保持速度均匀一致，同时控制好留振时间。
　　(9)桩端不饱满主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况，施工中前、后台工人密切配合，保证提钻和泵料的一致性。
　　2.3.3施工质量控制
　　(1)根据地质情况选用合理的成桩工艺
　　在施工过程中，成桩的施工工艺对CFG桩的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。所以，在施工准备阶段，应根据地质情况合理地选用施工机械。这是确保CFG桩施工质量的有效途径。
　　(2)采用正确的施打顺序
　　①在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案。
　　②在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时：①加大了沉管难度：②非常容易造成已打桩断桩。此时，不宜采用隔桩跳打方法。
　　(3)严格控制拔管速率
　　控制混合料输送量与拔管速度相匹配，不得停输待料。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合料离析现象，导致桩身强度不足。
(4)控制好混合料的坍落度
　　坍落度的大小对CFG桩施工质量影响最为显著。混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成硅的离析和泌水，桩体强度也会降低；而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。坍落度控制在3～5cm时，和易性好，成桩质量容易控制。
　　(5)设置保护桩长
　　每根桩在加料时，要比设计桩长多加0.5m桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5s，提高桩项混合料密实度，抵抗周围土挤压的能力。
　　(6)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。
　　(7)加强施工过程中的监测和反馈
　　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。重点应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，经纬仪跟踪进行桩轴线的控制，及时抽查浇筑质量。
　　2.4沉降观测
　　2.4.1施工监控
　　软基路段的施工监控是保证软基施工期间稳定性的极其重要而有效的措施，软基施工主要通过具体情况埋置一定的沉降板，孔压计和测斜管并对它们进行实时观测，收集相关数据，对所收集的数据进行整理分析后做出合理的判别来控制填上速率以保证路基施工过程中的稳定性。观测稳定标准可按中心沉降小于1.5cm／d，侧向位移0.5cm／d，孔压系数小于0.6来控制。
　　软基施工监控形成的各项观测原始记录、沉降曲线(包括与填土的关系)等资料，作为计算沉降土方、桥涵和路面结构何时开工及推算工后沉降量的依据。
　　2.4.2监控设施布置原则
　　(1)沉降板：根据路线纵剖面，填土高度小于5.0m的路基小作为高填土路基对待，设沉降板，150～200m布置一个断面；填士高度大于5.0m的路基，软土厚度小于5.0m的路段，设沉降板，150～200m布置一个断面；填土高度大于5.0m的路基，软土厚度大于5.0m的路段，除布置设沉降还布置其他观测设施，100m布置一个断面。对于桥台路段，设计反开挖施工的桥，若桥台处州长度大于30m，布置观测断而，孔压计、测斜等设施。处理长度小于30m的，设置一个沉降板，控制反开挖时间。对于小型结构物，设计反开挖施工的，单独设置一个沉降板。
　　(2)孔压计：填土高度大于5m的路基，软基厚度大丁5.0m的路段，设置孔压观测点；软土小于7.0m的，设置一个孔压计：软土厚度7～15m的，设置2个孔压计：软土厚度15.20m，设置3个孔压计。
　　(3)测斜：设置孔压计的断面，若软土厚度大于9.0m设置测斜管。
　　(4)深层沉降：以复合地基方法处理的桥台路段，适当设置一个深层沉降测试点。
　　(5)软基处理设计和施工应实行动态控制，处理方案必须严格按监控指标和要求实施，在施工过程中应加强监测频率，当发现侧向位移速率等指标不正常，须认真分析原因，并采取必要措施。
　　3.结束语
　　(1)塑料排水板及塑料排水板+CFG桩处理公路软土地基是当前比较常用的方法，在施工中一定要加强管理，紧抓施工环节，加强监测，每道工序均要给予密切关注，只有在施工过程中严格控制才能确保施工质量。
　　(2)对成桩28d的CFG桩采用钻孔取芯法、动力触探法等进行检测，一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度，另一方面对整个桩体也是一次全面的检查，从而保障了CFC桩的施工质量。