公路软土地基工程施工中振动沉管碎石桩的应用
刘皓男
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刘皓男,. 公路软土地基工程施工中振动沉管碎石桩的应用[J]. 动力技术研究,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.159264.
摘要: 进行公路软土地基施工处理工作时,应结合施工行业的创新发展情况和现场实际环境特点,以对比分析的方式选择合适的加固技术。本文当中主要介绍的是施工时常用的振动沉管碎石桩施工技术,需要施工人员掌握技术原理、做好施工前期准备工作,严格参照施工设计方案完成每一项施工任务,保证施工质量能达标,最终有效处理软土地基的质量问题,让地基的承载力得到有效的提升,希望能避免软土地基区域出现地质不均匀沉降的现象。
关键词: 公路工程;软土地基;振动沉管碎石桩
DOI:10.12721/ccn.2023.159264
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在修建新公路时,如果公路周围有丰富的地表水,或存在地下水位线过高的问题,就会增加地基的含水量。再加上,不同的土壤种类和地质构造特征,可能会引发公路施工路段出现大面积的软土地基。直接在软土地基上建设公路路面,会增加交通运输安全风险问题的发生几率,需要施工人员及时做好软基加固处理工作。

1.振动沉管碎石桩的施工原理及前期准备工作

新时期,进行公路软土地基的施工建设工作时,目前施工效果较好的技术方法就是振动沉管碎石桩技术。决定使用该技术之前,应保证施工人员能了解施工技术的操作原理,做好充足的施工准备工作。

1.1施工技术的基本原理

振动沉管碎石施工的基本施工参数信息为:单桩填料量大于0.236m3/m,置换率23%~32%,垫层厚度300mm~500mm。基于不同土壤种类的性质特点存在差异,要求施工人员结合不同土质环境给出具体的施工计划。比如,在黏土性的土壤环境中,应用振动沉管碎石桩主要是通过置换作用原理,土自身的黏粒含量多,渗透性差,通过振动挤压很难将水及时排除,这就需要对地基进行置换处理。排水的原理就是通过振动沉管碎石桩形成通道进行排水,将孔隙水渗透路径有效缩短,能保障沉降地基的稳定。公路软基处理当中采用振动沉管碎石桩的处理技术时,垫层原理主要是在软基比较厚的前提下,让振动沉管碎石桩能有效传入到软层中,形成加固复合土层垫层,把载荷均匀分布和扩散,降低沉降同时保障整体承载力能达标。

1.2施工前期的准备工作

充足的施工准备工作是保证施工任务顺利开展、充分发挥施工技术使用价值的关键所在。通常准备工作分为三个方面,其一是进行物料准备工作,确定施工时需要使用的材料、设施种类及数量,与供货商建立合作关系,对进场材料进行质量检查,并对设备进行试运行操作。其二是进行技术准备,考察施工人员的作业能力是否能满足工程建设要求,根据技术原理和施工具体需求对人才进行培训,落实行为管理机制。可以考虑提升人员的创新意识,找到优化施工流程、降低软基加固处理难度的方法。其三,要进行现场勘查工作,确定软基面积、深度,了解施工重点及难点,合理绘制施工图纸,给出具体施工计划。

2.使用振动沉管碎石桩技术处理软土地基的具体流程

2.1平整场地及测量放样

应先对施工场地进行平整处理,根据设计要求,需要采用透水性良好的材料进行路基的填筑,从而将地面提高不小于0.5m的高度,以此作为振动沉管碎石桩桩机施工时的工作平台。同时,应安排施工人员与设计人员进行深入沟通,了解设计意图,严格按照设计要求管控施工误差。这就需要施工人员使用专业工具进行现场测量放样工作,确定施工位置。一般比较常见的作业方法就是使用木桩来定位,然后采用皮尺将控制点附近的桩位放样处理,并采用石灰进行标记。根据要求,放样的误差应控制在1.5cm以内。定位完成24h之内应进行打桩的施工,在打桩过程中,应避免破坏标识。

2.2振动成孔操作环节

开始打桩工作时,使用振动成孔的方式会对地质结构产生一定的扰动作用,要求施工人员控制振动量,并根据地质结构特点确定成孔角度和深度。需要注意的一点是:沉管在自由桩体下应严格对正桩位,之后即可开始进行施工。首先利用锤重和沉管的自重对土体进行1-2m的缓慢静压,即可开启振动锤进行振动下沉作业。每段下沉0.5-1m之间,直至下沉到指定深度后,才能停止施工。为提高沉管效果,施工人员可以使用加压钢丝绳辅助完成振动沉管工作。

2.3碎石投料操作环节

安排施工人员进行公路软土地基的加固处理工作时,应组建专门的管理团队,由管理人员对施工进度、施工材料的质量进行严格的管理。通常在完成振动成孔处理工作后,应清理孔洞中的灰尘,检查孔洞是否会出现坍塌的风险,尝试进行沉管处理或制作护壁。在此基础上筛选粒径符合要求的碎石料,用石料填满孔洞。

2.4反插施工及加压处理环节

填料工作结束后,施工人员应进行振动处理,缓慢匀速的开展拔管工作,每次拔管时,应在拔出1m左右的距离后进行反插操作,深度要控制在0.2m左右。反插时,应严格按照试桩所确定的结果确定每米反插次数,之后需要进行10-20s的停拔振动。其中,需要注意的是拔管的速度应控制在0.2m/min。这项工作结束后,碎石料可能出现下沉的情况,这与初步施工时填孔作业的密实度有关。因此,施工人员应及时针对碎石桩的下陷问题开展补充石料的工作,保证孔口表面的平整度。此外,还要按照施工要求进行加压处理,这是提升碎石桩使用性能的重要步骤,需要控制好压力的大小。

2.5施工质量验收环节

管理人员应全程记录工程施工的参数信息,当施工环节中出现质量问题时,可以根据施工信息找出问题的根源,以便于快速有效的处理问题。与此同时,还可以为后续施工工程建设工作提供参考信息。此外,施工人员应根据设计方案进行施工误差测量工作,还要按照国家给出的标准规定进行质量验收。核心是要检查公路地基的加固效果是否达标,评估施工后的地基预计使用寿命,并要计算地基最大的荷载能力。

结语:振动沉管碎石桩施工技术的应用效果较高,适用于多种土质环境中,而且具有一定的经济效益,值得在新时期公路地基加固工作中推广应用。具体落实施工任务时,施工团队应提高人员工作能力,安排施工人员进行现场勘查,确定软土地基的厚度、范围,分析施工环节中存在难点问题,合理规范施工流程,创新施工方案。关键应以提升施工精细化程度,管控施工误差为核心任务,顺利完成基础成桩工作。

参考文献:

[1]郭锦文.振动沉管碎石桩在公路软基处理中的应用[J].山西建筑,2018,44(20):134-135.

[2]周志林.振动沉管碎石桩软土处治施工技术[J].青海交通科技,2019(5):75-77+126.