監(jiān)理質(zhì)量知識(shí):粉噴樁處理軟基設(shè)計(jì)方法及施工質(zhì)量管理(一)

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由于我省地處沿海、沿江、江淮之間的水網(wǎng)地區(qū),從已建和在建的1000多km高速公路來(lái)看,其70%~80%以上的路基均穿越軟土地區(qū)。而軟基處理得好壞,直接影響到路基的穩(wěn)定性、整體工程的營(yíng)運(yùn)質(zhì)量及工程的經(jīng)濟(jì)性。目前軟基的主要處理方法有以下幾種:
    ①塑料排水板;
    ②攪拌樁(粉噴樁與深攪樁);
    ③土工合成材料加筋;
    ④等(超)載預(yù)壓等。相比之下,由于粉噴樁具有施工周期及預(yù)壓期短、工后沉降小等特點(diǎn),在我省高速公路軟基處理中得到廣泛應(yīng)用,例如已建成通車的滬寧高速公路江蘇段,粉噴樁處理軟基工程量達(dá)幾百萬(wàn)延米,正在建設(shè)的江蘇“九五”高速公路也使用了一千多萬(wàn)延米的粉噴樁,且大部分已施工完畢。
    1.粉噴樁的設(shè)計(jì)方法及其注意事項(xiàng)
    1.1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
    1.1.1.基準(zhǔn)期及容許工后沉降
    柔性路面設(shè)計(jì)使用年限為15年,按目前通常的做法,基準(zhǔn)期亦為15年,即從開放交通之日起至路面大修日止,所發(fā)生的沉降視為工后沉降。其容許值對(duì)于一般路段取30cm,涵洞及箱型通道處取20cm,其它人工構(gòu)造物與路堤毗連處取10cm.
    1.1.2.穩(wěn)定驗(yàn)算的安全系數(shù)
    穩(wěn)定驗(yàn)算的安全系數(shù)以K≮1.2控制。
    1.1.3.加載速率
    加載速率關(guān)系到路堤在施工中的穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)采用兩種平均速率:粉噴樁處理路段及填高小于極限高度的路段取15cm/d,其余取10cm/d.施工中的速率可根據(jù)路堤穩(wěn)定觀測(cè)的結(jié)果予以調(diào)整。
    1.1.4.預(yù)壓期
    粉噴樁處理的路段預(yù)壓期一般采用60d,且一般不需上預(yù)壓土,預(yù)留沉降量靜置即可。
    1.2.粉噴樁的設(shè)計(jì)
    粉噴樁的樁徑一般為50cm,設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)宜穿透軟土層并達(dá)到持力層內(nèi)50cm.樁距與路堤的穩(wěn)定和沉降量有關(guān),最小樁距宜為1.1~1.2m,樁位在平面上呈正三角形(梅花形)或矩形布置。
    為改善路堤底面的受力條件,粉噴樁處理段路堤下宜鋪設(shè)30cm左右石灰土墊層(摻灰量以8%為宜)。
    經(jīng)計(jì)算,如涵洞、通道位置工后沉降量大于30cm,則其地基宜采用粉噴樁處理,樁間距宜采用1.1~1.2m.對(duì)于工后沉降量小于30cm而大于20cm的位置,則其地基采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行軟基處理。
    經(jīng)計(jì)算,如樁基橋臺(tái)位置工后沉降量大于30cm,則對(duì)其臺(tái)前及臺(tái)后地基用粉噴樁處理,再施工樁基礎(chǔ)及進(jìn)行臺(tái)后路基填筑。對(duì)于沉降量小于30cm而大于10cm的位置,臺(tái)前不用粉噴樁處理而直接做樁基,臺(tái)后則采用土工合成材料加筋配合等載或超載預(yù)壓進(jìn)行處理。橋臺(tái)處粉噴樁距宜采用1.1~1.2m,處理長(zhǎng)度不小于5倍橋臺(tái)高度,設(shè)置1/4~1/3長(zhǎng)度的過(guò)渡段,并以采用樁距逐漸增大的過(guò)渡方法為宜。
    對(duì)于一般路基段,經(jīng)計(jì)算如工后沉降量大于45cm,則宜采用粉噴樁處理軟基,樁間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)粉噴樁處理后地基承載力是否滿足要求來(lái)確定。如工后沉降量小于45cm而大于30cm,則采用土工合成材料加筋配合等載預(yù)壓進(jìn)行處理。用粉噴樁處理路段路堤的預(yù)壓高度為路槽設(shè)計(jì)高加預(yù)壓期沉降量,即預(yù)壓期末(一般為60d)路槽頂面應(yīng)沉到設(shè)計(jì)高,鋪筑路面前無(wú)需移去預(yù)壓土方量,僅需整理路槽即可。
    1.3.施工觀測(cè)
    1.3.1.沉降觀測(cè)
    1.3.1.1.觀測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在路堤中心(以距離中心線50cm左右為宜)及兩側(cè)路肩,一般軟土路段每100m布設(shè)一觀測(cè)斷面,預(yù)壓施工高度超過(guò)5m的路段上每50m設(shè)一觀測(cè)斷面。此外在與跨度超過(guò)30m的樁基結(jié)構(gòu)物相鄰的兩端各設(shè)一觀測(cè)斷面,跨度小于30m時(shí)僅在一端設(shè)置,觀測(cè)斷面宜離開橋頭搭板1m左右。所有涵洞(包括箱形通道)處原則上均需設(shè)置一組沉降觀測(cè)點(diǎn),觀測(cè)點(diǎn)位于涵背一側(cè),離涵背約2m處。在粉噴樁一般處理段、過(guò)渡段、等(超)載預(yù)壓段接頭處,應(yīng)在離開接頭各10m以外的位置分別設(shè)置一組沉降觀測(cè)點(diǎn),以觀測(cè)不同處理方案的沉降差異,距離相近、地質(zhì)情況一致的可考慮統(tǒng)一布點(diǎn)。在地質(zhì)情況明顯變化的分界線兩側(cè)各10m處,應(yīng)分別布置一組沉降觀測(cè)點(diǎn)。
    1.3.1.2.觀測(cè)頻率
    路堤施工期:每填兩層觀測(cè)一次,路堤填高超過(guò)極限高度之后,每3d觀測(cè)一次,直至穩(wěn)定再轉(zhuǎn)入正常觀測(cè)。
    預(yù)壓期:第一個(gè)月每7d觀測(cè)一次,第二個(gè)月至第三個(gè)月每15d觀測(cè)一次,從第四個(gè)月起每一個(gè)月觀測(cè)一次,直到鋪筑路面前。
    路面結(jié)構(gòu)層施工期:一般分為底基層、基層和面層,各層次的沉降觀測(cè)每填筑一層至少應(yīng)觀測(cè)一次。路面施工結(jié)束后,每月觀測(cè)一次,至交工驗(yàn)收。
    1.3.1.3.水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置
    水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不受垂直和水平方向變形影響的堅(jiān)固的地基或永久建筑物上,宜選擇在老路有灌注樁的橋梁上,多年老房子的地坪上或巖石山體等處,其位置應(yīng)盡量滿足觀測(cè)時(shí)不轉(zhuǎn)點(diǎn)的要求,每三個(gè)月用路線測(cè)設(shè)中設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),對(duì)設(shè)置的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)校核一次。橋梁工程結(jié)束時(shí),為了減少沉降觀測(cè)由地面水準(zhǔn)點(diǎn)傳遞到路面的高差影響,可將地面水準(zhǔn)點(diǎn)轉(zhuǎn)測(cè)到有灌注樁的橋頭耳墻角上。
    1.3.2.側(cè)向位移(穩(wěn)定)觀測(cè)
    1.3.2.1.側(cè)向位移點(diǎn)及其基樁的布設(shè)
    側(cè)向位移點(diǎn)布設(shè)在路堤兩側(cè)的坡腳處,基樁必須布設(shè)在坡腳外路堤沉降影響范圍以外,一般情況下應(yīng)布設(shè)在離坡腳20m以外。觀測(cè)斷面僅在預(yù)壓施工高度超過(guò)5m的路段上設(shè)置,縱向間距為50m.
    2.2.觀測(cè)及其頻率
    側(cè)向位移樁和基樁設(shè)置好以后,采用鋼尺量測(cè)位移樁與基樁之間的距離,量測(cè)鋼尺的拉力為5kg,有條件時(shí)也可用紅外測(cè)距儀量測(cè)。觀測(cè)工作在路堤填高超過(guò)極限高度時(shí)開始,其頻率為每天觀測(cè)一次,直至路堤達(dá)到設(shè)計(jì)的施工標(biāo)高。
    1.4.不穩(wěn)定狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)
    路堤在填筑過(guò)程中,若中心日沉降量達(dá)到1.5cm/d,或日側(cè)向位移量達(dá)到0.5cm/d時(shí),標(biāo)志著不穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn),應(yīng)立即停止加載。
    1.5.路面鋪筑前沉降穩(wěn)定的判斷
    當(dāng)連續(xù)三個(gè)月觀測(cè)的沉降量平均不超過(guò)5mm時(shí),可以卸載并開始路面鋪筑工作。