一、工程概况

 

　　在肇庆城东新区市政设施续建工程项目东湖路段延长线建设工程中，地质特点是软土发育，厚度变化大（0.5~18.20m），同一剖面，左右两侧淤泥分布很不均匀；淤泥成分以粘粒、有机质为主，含砂质少，不利于排水固结。为满足公路路基的技术要求，须对软土地基进行处理。经过比选，我们对软土深度超过20m的路段采用了袋装砂井+预应力混凝土管桩的进行地基加固处理，经总结形成本论文。

 

　　二、工艺特点

 

　　2.1本工艺解决了对路基下深厚软土地基进行处理的难题.

 

　　2.2机械设备常用，工艺较简单，操作方便，施工质量易于控制。

 

　　2.3施工速度较其他桩形快。

 

　　三.适用范围

 

　　本工艺适用较深厚软土地基的处理。尤其是在工期紧张的项目中，此工艺更是一种能有效地节省工期、减少影响、提高工效的施工技术。

 

　　四、工艺原理

 

　　本工艺主要工艺原理是：在预应力管桩进入持力层后，通过桩顶浇筑的托板及托板上铺设的砂砾垫层和土工格栅形成“桩——网”结构，让上部荷载均匀地传递到持力层，以满足地基承载力要求，有效控制工后沉降。管桩桩间设置的袋装砂井是为了快速消除锤击沉桩施工产生的超孔隙水压力。

 

　　五.施工工艺流程及操作要点

 

　　5.1施工工艺流程图

 

　　主要的施工工艺流程有：施工准备→鱼塘抽水进行鱼塘底1.5m软基换填砂处理→按设计要求填砂至施工面施工→袋装砂井施工→预应力管桩施工→管桩各项检测检验→管桩上托盘施工及封层砂施工

 

　　详见图5.1所示。

 

　　5.2操作要点

 

　　5.2.1砂垫层的铺设

 

　　在软基处理路段设置50cm厚的砂垫层，一方面为路基提供水平方向的排水通道，另一方面是为施工机械提供作业垫层。砂垫层填筑时应分层压实，每层的压实厚度不应超过30cm，也不应小于15cm，材料采用洁净的中砂或粗砂，含泥量不得大于5%，细度模数大于2.7，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

 

　　5.2.2土工格栅的铺设

 

　　土工格栅在软基处理后铺设，一般应设于砂垫层顶部，当有多层格栅时，各层格栅的间距不小于50cm。摊铺前应整平基面，摊铺时应拉直平顺，紧贴下承层，不许出现扭曲、折皱、重叠现象。土工格栅采用钢塑双向土工格栅，抗拉强度不小于80KN/m，纵横向延伸率≤3%，伸长率在1%时纵横向抗拉强度≥60KN，粘焊点极限剥离力≥100KN。其技术指标严格按照《公路工程土工合成材料土工格栅》（JT/T480-2002）的相关规定执行。

 

　　土工格栅搭接长度不小于30cm，并采用U型钉固定，绑扎丝带可与土工格栅一并向厂家购买。U型钉按正三角形布置间距为2.0cm。铺设土工格栅，印在路堤每边各留足够的锚固长度，回折覆裹在压实的填料面上，平整顺适，外侧用土覆盖。

 

　　5.2.3管桩施工

 

　　1、施工材料

 

　　管桩型号C80-PHC-A400，直径40cm，每根桩桩顶设一块100cm×100cm×30cm的钢筋混凝土托板。管桩应符合《先张法预应力混凝土管桩》（GB13476）、《先张法预应力混凝土管桩》（JC888）的规定。采用蒸汽养护时应在常温下静置3天以上。托板混凝土强度C25。

 

　　2、施工工艺要求

 

　　A、放场地，必须整平、坚实，应有排水措施，不得产生不均匀沉陷。

 

　　B、前检查成品桩。

 

　　C、工艺采用锤击法施工，且需间隔跳打，施工前进行试桩，以确定合理的施工工艺及结束标准。桩端应进入持力层至少1m，确保承载力不小于设计值。

 

　　D、焊接接桩：接桩时，上、下节桩的中心线偏差应小于5mm，节点弯曲矢高不得大于桩段长度的0.1%。焊接时应采取措施减小焊接变形，焊缝连续、饱满。焊接后应自然降温，禁止用水浇降温。成桩过程中遇到有较难穿透的土层时，接桩宜在桩尖穿透该土层后进行。

 

　　E、管桩与托板的连接

 

　　对于沉入到设计标高后不需要截桩的薄壁预应力混凝土管桩，与托板连接可以用托板连接钢筋与钢筋板圈焊接后，将桩顶直接埋入托板内，连接筋和桩顶埋入托板内的深度，应根据不同的工况，按设计要求确定。需要截桩的管桩与托板连接时，管桩截断后，将垫块下入管内，并把连接钢筋笼拆入桩内，用于托板相同标号的混凝土灌注。

 

　　F、沙砾垫层施工前，应先填充夯实托板间的空隙，以保证在砂垫层施工过程中托板不移位。

 

　　3、施工顺序说明：

 

　　根据设计图要求，本项软基处理管桩施工预应力管桩施工，全包左右幅行车道，其中两侧各有一条桩需超出行车道路幅，为确保该桩能顺利施工，必须在原回填基础上外放3m，确保管桩机在施工过程施工基底牢固。

 

　　4、质量检验

 

　　管桩施工质量标准表1

 

　　5.2.4袋装砂井施工

 

　　1、袋装砂井施工前先进行试钻孔。

 

　　根据设计深度，钻机钻进情况判断是否达到设计要求的地质层。钻机在钻进过程中，钻进速度突然发生变化，钻杆同时发生振动，则认为进入持力层，此时即可停止钻进，然后测定钻孔深度。如上反复进行多次试验，最后由业主、总监办、设计代表现场确定袋装砂井深度范围，施工方则按确定的深度范围掌握施工。如地质情况发生变化，超出或少于现场确定的深度范围，则重新由上述各方再行现场确定。具体各砂井深度在确定的深度范围内按实计量。

 

　　2、施工放样

 

　　先用全钻仪定出中线，然后根据设计图的处理宽度准确放出边线，在放边线前，先核对实测横断面图的宽度与该处砂井设计宽度是否相符，如出入较大，应按实测横断面图宽度予以调整。中线、边线定出后，施工队再根据设计间距逐井定位，并编上各井井号，绘制出砂井平面布置图，现场挂牌施工。

 

　　3、原材料检测

 

　　砂袋、砂都必须进行检测，合格后方可使用。砂料进场后，先过筛、再晾干，下雨进应予复盖，确保砂袋灌砂均为干砂。

 

　　4、现场要求

 

　　一台砂井机原则配一台灌沙机，砂袋应搭棚遮阳，砂袋装好砂后也要暂放于遮阳棚，并尽快入孔，防止砂袋长期光照而老化。

 

　　5、钻孔

 

　　将砂井机移位至定位井点，移动钻机，将钻杆调整到垂直位置。确认位置、垂直度无误后，即可开机钻孔。钻孔按试钻时的要求进行。一旦达到持力层，立即停机，同时测量出孔深，并作好深度记录。孔深测量方法用钢尺丈量，先在钻杆顶部作一明显标志，从标志处往下一直量到钻头得出总长并记录好数据。钻孔完成后，再测量标志处到地面距离，用总长减去该距离即为孔深。砂井尽量垂直，个别最大偏差<1.5%，用吊垂球进行测定。测量方法是：垂球自机顶吊下，待垂球稳定后，量得垂线线上下两处距钻杆距离，求得两点的距离差a，再量垂线两点间长度S，a/s即为垂直度偏差值（以%表示）。施工时垂线长S值固定，垂线上部点距钻杆距离也定出固定值，只需量取垂线下部点距钻杆距离即可。深度应用钢尺丈量，孔深按实记录，任何情况下不得出现记录孔深尺寸>实际孔深尺寸。

 

　　6、砂袋灌砂

 

　　灌袋用砂必须是经检验合格、过筛、晾干了的中粗砂。用灌砂机进行灌砂，灌砂机有效高度要大于1/2最大砂井深度。灌砂时应两灌两振，并铺以人工，确保砂袋灌砂饱满。试验室应随时进行检查，灌砂量应严格控制在设计要求的允许偏差范围之内。（设计允许偏差<5%）。

 

　　7、安装砂袋

 

　　砂袋长度应与砂井深度一致，超长部分应予剪除。安装时不可产生回带。如产生回带则进行冲水拔出，查明原因重新安装砂袋。再回带则在旁重新打孔安装。如还回带则应对砂井机进行修理。砂袋安装完成后及时进行埋头，防止阳光暴晒而砂袋老化。

 

　　质量要求：桩距最大偏差±15cm，桩长不少于记录尺寸，桩径不少于设计，桩径测量可用游标卡尺直接量得，也可量砂袋周长求得。垂直度最大偏差1.5%，灌砂量按设计偏差率不大于5%，自检拔出检查0.5%，合格后报总监办，质监站进行抽检验收。

 

　　袋装砂井实测项目表2

 

　　8、沉降观测

 

　　软土路基从开始填筑起直至路面施工前，必须对路基沉降与变形进行连续观测。

 

　　保证预压期内沉降量达到设计要求。沉降观测点按设计要求布设，路基填筑施工期每填筑一层观测一次，路堤填高超过极限高度之后，每天需观测一次，因故停止施工，每三天观测一次，若两次填筑时间间隔较长，每三天观测一次；路基预压期第一个月每三天观测一次，第二至第三个月每七天观测一次，第四个月起每半个月观测一次，直至铺筑路面前。

 

　　9、软弱地基施工时应着重注意的问题

 

　　在确定的地段进行软弱地基换土处理，按图纸或监理工程师指示的深度。如施工现场反映的实况上很正常的，我们将按常规进行施工；如果软弱地基开挖到指定标高，开挖基底如果是淤泥层，杂物沉结层，应立即报请监理工程师现场踏勘，以便确定下一步的施工方案，或增加开挖深度，达到理想或监理工程师认可的地层，或换填砂砾，或用片石加固，这得根据现场实况而确定。

 

　　a、软弱地基地段填筑，要严格控制施工填料的层厚和加载速度，并做好沉降监测。

 

　　b、软弱地基应按监理工程师指示的深度挖除后，用经监理工程师批准的材料回填，并分层摊铺压实。

 

　　c、软弱地基范围内其压实度应以JTJ051--93重型击实试验为准分层测定，路基填筑按路基标准进行。

 

　　6.材料与设备使用情况

 

　　6.1机械设备配备

 

　　三点支撑式履带打桩机或步履式打桩机

 

　　打桩机的桩架由支架、柔向杆、起吊设备、动力设备、移动装置组成，桩架由钢制成，选择桩架高度应按桩长＋滑轮组高＋桩锤幅高度＋起移位高度的总和另加0.5-1m的富余量。

 

　　打桩机的桩架必须具有足够的承载力、刚度和稳定性，并应与所挂桩锤相匹配。

 

　　6.2材料

 

　　管桩采用购买厂制成品桩。预应力管桩的规格、质量必须符合设计要求，并有出厂合格证，现场按要求进行验收。验收标准见表3。

 

　　预应力管桩的外观质量表表3

 

　　项目 产品质量等级

 

　　 优等品 一等品 合格品

 

　　粘皮和麻面 不允许 局部粘皮和麻面累计面积不大于桩身总计面积的0.2%；每处粘皮和麻面的深度不得大于5mm，且应修补。 局部粘皮和麻面累计面积不大于桩身总外表面积的0.5%；每处粘皮和麻面的深度不得大于10mm，且应修补。

 

　　桩身合缝漏浆 不允许 漏浆深度不大于5mm。每处漏浆长度不大于100mm，累计长度不大于管桩长度的5％，且应修补。 漏浆深度不大于10mm。每处漏浆长度不大于300mm，累计长度不大于管桩长度的10％，或对漏浆的搭接长度不大于100mm，且应修补。

 

　　局部磕损 不

 

　　允

 

　　许 磕损深度不大于5mm，每处面积不大于20cm，且应修补。 磕损深度不大于10mm，每处面积不大于50cm，且应修补。

 

　　内外表面露筋 不允许

 

　　表面裂缝 不得出现环向或纵向裂缝，但龟裂、水纹及浮浆层裂纹不在此限。

 

　　端顶面平整度 管桩端面混凝土和预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法应符合表4的规定。预应力钢筋镦头不得高出端板平面。

 

　　断筋、脱头 不允许

 

　　桩套箍凹陷 不允许 凹陷深度不大于5mm。 凹陷深度不大于10mm。

 

　　内表面砼坍落 不允许

 

　　接头及桩套箍与桩身结合面 漏浆 不允许 漏浆深度不大于5mm，漏浆长度不大于周长的1/8，且应修补。 漏浆深度不大于5mm，漏浆长度不大于周长的1/4，且应修补。

 

　　 空洞和蜂窝 不允许

 

　　7.质量控制措施

 

　　本工艺中，管桩收锤标准为打桩机连续响锤，灌入度达到6锤/60cm~10锤/100cm。管桩单桩承载力不小于600KN，复合地基承载力不小于120Kpa。

 

　　预应力管桩的尺寸允许偏差及检查方法表4

 

　　焊条的型号、性能必须符合设计要求和相关技术标准的规定。

 

　　钢质送桩器与管桩规格相匹配，符合使用要求。

 

　　8.安全措施

 

　　本工艺在实施过程中，主要存在的安全风险有机械伤害、用电安全等。

 

　　现场主要采取了以下安全保证措施：

 

　　1、所有进场人员都必须经过三级安全教育、相关的安全学习与培训，作好安全技术交底工作。进入现场人员必须按要求穿戴好衣鞋、安全帽等。入场人员要按要求使用劳保用品。

 

　　2、严格执行持证上岗制度。机械操作人员、电工、焊工等作业人员及特殊工种，必须持有效上岗操作证方可作业。

 

　　3、设备入场时作好安全检查，加强日常对机械设备的性能进行检查，并作好检查记录，明确每台设备的责任人。设备机械使用前须经试运转，检查设备架设是否稳固，查验性能良好后方能使用。

 

　　4、规范施工临时用电，尤其是布线、接线、电箱电闸等，严格落实一机一闸制，维修、检查时必须拉开闸，挂“请勿合闸”等警示牌。

 

　　5、加强泥浆检测，确保泥浆各项指标符合设计及规范要求，确保孔内水头高度，防止塌孔。

 

　　9．环保措施

 

　　1、按市有关要求对施工现场进行围护隔离。

 

　　2、水质控制和废弃物料的处理。

 

　　（1）开工前对施工设备、防污设施及措施、采用的施工方法等进行检查和审核。

 

　　（2）地面冲洗物包括水泥、淤泥和其它悬浮或溶解物质，经引入污泥井沉淀处理后再排放，防止未经处理排放。燃料、油、颜料保存在合适的安全容器中，放在指定地点，以免意外泄漏进入水道。施工中产生的废泥浆，在排放前应先沉淀过滤，废泥浆和淤泥要使用专门的车辆运输，防止遗洒，污染环境。

 

　　（3）时刻维护工地内的排水系统，防止污水、废水、淤泥和其它任何悬浮或溶解物料从工地流到邻近的土地范围，防止废物料积聚在工地或相邻的地方。

 

　　（4）分离后的施工废物料，放在指定的处理场所进行处理，其它未污染但不适于再利用的施工废料弃置在指定堆放场。

 

　　3、防止扰民与污染

 

　　（1）与当地居民和单位建立良好关系，作业前通知可能受噪声干扰的居民。

 

　　（2）采取合理的施工方案、性能良好的施工机械，设法减少噪声扰民。使用运转正常、噪声小的新型机械设备，进场的机械设备必须经过检修，冲孔机械、发电机和运输车辆等经过降低噪音的处理，采用分散设置或采取消音措施降低施工噪音。

 

　　4、安装冲洗设备，确保离开工地的车辆不能有泥土、碎片等带到公共道路上。

 

　　5、不焚烧能产生烟或其它污染空气的燃料，禁止在工地点火燃烧残留废物。

 

　　10.效益分析

 

　　经现场实践试验后，采用该预处理方法在工程造价上虽然有所增加，但在保证质量的同时明显地缩短了工期，对工期有了可控性的保障。经过工程实例证明，本工艺产生了良好的社会效益。

 

　　经过在肇庆市城东新区市政设施续建工程项目东湖路段延长线工程中的实践证明，本工艺产生良好的社会和经济效益，仅用4个月就完成了软土地基的处理施工，确保了按业主工期完成施工任务，质量良好，无塌陷现象，合格率达100%。经济及社会效益对比分析见表5所列。

 

　　经济分析对比表表5

 

　　 采用原软基处理方法及堆载土方 采用现软基处理方法

 

　　施工内容 原软基处理采用袋装砂井及CFG桩、采用堆载土方 现软基处理采用袋装砂井及DN400管桩、取消堆载土方

 

　　工期 完成所有软基处理施工需要3个月、堆载土方预压需要3个月 完成所有软基处理施工需要3个月

 

　　成本 采用原软基处理方法施工软基处理费用为87542801万元，堆载土方费用为19592086万元；费用合计107434887元 采用现软基处理方法施工软基处理费用为104382800万元；土方费用为9543204元，合计113926004元；

 

　　小结 运用此工艺施工质量得到保证，虽然费用增加约6491117元，但是在工期上缩短3个月工期，提前确保整体项目提前使用，给业主及社会带来了不可估量的经济利益。

 

　　可见本工艺的运用取得了显著的社会益效。

 

　　11.应用实例

 

　　本工艺在肇庆市城东新区市政设施续建工程项目东湖路段延长线工程的软基处理施工中的得以成功应用，顺利地节省了软基施工工期，并保证了质量，减少了对周边的影响，取得了良好的社会效益。