松木樁擋土墻軟基處理施工技術(shù)

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高速公路交通量迅速增長,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)高速公路擴(kuò)建工程勢在必行。高速公路擴(kuò)建中,路基擴(kuò)建方式主要有兩側(cè)拼寬、單側(cè)拼寬,以及交錯拼寬3種方式,其中兩側(cè)拼寬對路基穩(wěn)定性要求最高。由于維持原車流通行的需要,建設(shè)中必須合理組織,安全施工。對于擴(kuò)建工程路基處理,由于保通工作的要求,軟基處理的安全性尤其重要。本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹松木樁擋土墻軟基處理的設(shè)計(jì)方法及施工工藝。 

1 工程概況 

        某高速公路擴(kuò)建工程PA2標(biāo)段K310+140處存在軟基,該段高速公路路基拼寬方式為右側(cè)單側(cè)拼寬,同時要求保持老路通車,因此,擴(kuò)建中須保證老路路基的穩(wěn)定安全。公路右側(cè)河上為一座便橋,為使機(jī)耕路與便橋順接,擴(kuò)建中于公路右側(cè)設(shè)置一段路肩擋土墻。 
        該段地質(zhì)縱斷面為:表層2m素填土,下臥3m淤泥,其下依次為殘積性粉質(zhì)亞粘土、殘積砂質(zhì)粘性土、殘積砂質(zhì)粘性土。若采用換填方式則開挖過程中可能出現(xiàn)老路路基淤泥流動的情況,影響老路路基穩(wěn)定;如果換填中采用鋼板樁支擋則成本更加高昂。而采用砼管樁不僅成本昂貴,且機(jī)械難以進(jìn)場操作。因此,采用松木樁處理該段擋土墻軟土地基,最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 

2 松木樁地基處理原理 

        軟基的處理方法有很多,如粉噴樁、換填、拋石以及灌注樁等,實(shí)際操作中可根據(jù)情況進(jìn)行選擇。松木含有豐富的松脂,而松脂能很好地防止地下水和細(xì)菌對其的腐蝕,所以松木樁適宜在地下水位以下工作。但對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū),則不宜使用松木樁。 
        松木樁的處理分為兩種,若持力層較淺,則可以可采用端承樁;而在軟基較厚且承載力要求相對較低的路基中,則采用間距較小的短木樁(通常樁間距小于樁直徑的3倍),由于樁間軟土擠密作用,形成復(fù)合地基,從而達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。 
        松木樁在材料價格、運(yùn)輸、施工機(jī)械等方面也具有良好的優(yōu)勢,加之松木分布較廣,符合因地制宜、就地取材的公路建設(shè)原則,因而采用松木樁處理公路的軟基成為公路軟基處理中一種經(jīng)濟(jì)適用的方法。在地下水位高,軟土層厚且小于5m的公路軟基段,橋梁墩臺基礎(chǔ),以及涵洞,擋土墻基礎(chǔ)處理中常常采用松木樁處理,以提高地基承載力到達(dá)設(shè)計(jì)要求。 

3 松木樁擋土墻地基處理設(shè)計(jì) 

3.1 承載力計(jì)算 

        根據(jù)地質(zhì)剖面,擋墻設(shè)計(jì)段落第三層為殘積性粉質(zhì)粘土,根據(jù)土工實(shí)驗(yàn)承載力為120kPa,又擋墻基礎(chǔ)至該層約為3m,持力層埋深較淺,故采用端承樁進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,松木樁的單樁承載力按下式計(jì)算: 
        Pa=Ψα[σ]A………… ………………………………(1) 
        Pa ——單樁承載力; 
        Ψ——縱向彎曲系數(shù),與樁間土質(zhì)有關(guān),一般可取1; 
        α——樁材料的應(yīng)力折減系數(shù),木樁取0.5; 
        [σ]——樁材料的容許壓力,kPa。 
        根據(jù)擋土墻計(jì)算結(jié)果,擋土墻高3~3.5m,擋土墻基礎(chǔ)基底應(yīng)力最大為124kN。依公式(1),當(dāng)以松木為材料,取樁直徑為15cm時,[σ]為2773.4kPa,算得單樁承載力Pa=24.5kN/根,則每平方米所需樁數(shù)為n=5.06根/m2,取整為5根/m2 。 

3.2 松木樁平面及擋墻立面布置 

        樁孔的布置應(yīng)盡量減少未擠密的空白面積,因此樁孔宜按等邊三角線排列,形成梅花形布置,經(jīng)計(jì)算取樁間距0.5m可滿足承載力要求。平面布置形式如圖1所示。 
為使擋墻基底受力均勻,以及協(xié)調(diào)變形的需要,樁頂加鋪80cm厚級配碎石砂加筋墊層,加筋材料采用土工格柵。樁處理寬度由擋墻底寬加寬20cm后按35?的擴(kuò)散角計(jì)算。松木樁擋土墻斷面及立面布置如圖2、3所示。 

4 木樁的施工 

        首先,施工前進(jìn)行場地清理,開挖時必須保證老路路基穩(wěn)定,清理高度不宜過低,不得沿老路基邊緣垂直開挖;其次,做好松木樁擋土墻地基臨時排水工作,挖溝至樁頂以下。 
        打樁前應(yīng)先進(jìn)行試樁,以調(diào)整機(jī)械參數(shù),和確定施工樁長,為大面積施工提供相關(guān)數(shù)據(jù),保證工程質(zhì)量,節(jié)省材料。試樁可以采用挖掘機(jī)進(jìn)行,施工前應(yīng)該參看地質(zhì)縱斷,再探明軟土層厚度,在基底周邊及中心處,每隔一定距離(一般2~3m),試樁探明軟土層厚度,以便于選定施工樁長,一般不宜短于2.5m。 
        打樁施工時,用斧頭將松木樁頭削尖,將挖掘機(jī)的挖斗倒扣壓樁,能取得較高的工效。壓樁前先由工作人員扶樁就位,由挖斗輕按至樁入土自穩(wěn),然后工作人員離開,由挖掘機(jī)下按壓樁。打樁結(jié)束后,鋸平樁頭,使每段落樁的樁頂基本水平。清挖打樁時擠出的爛泥,然后用級配碎石回填,一般厚度為80cm,保證基礎(chǔ)不包樁頭,使之受力均勻。 
        為施工時達(dá)到良好的效果,打樁時必須由基底四周往內(nèi)圈施打,以取得良好的擠密效果。對于地質(zhì)復(fù)雜地段,應(yīng)采取檢測措施進(jìn)行穩(wěn)定監(jiān)測。 
        最后取土樣做土工試驗(yàn),或用長桿貫入儀驗(yàn)證處理后地基的實(shí)際承載能力是否滿足設(shè)計(jì)要求。 

5 結(jié)論 

        松木樁在材料價格、運(yùn)輸、施工機(jī)械等方面也具有良好的優(yōu)勢,并且實(shí)踐證明松木樁處理軟基不受雨天的影響,進(jìn)度快、工作量小,適宜工期緊的工程。在一定的地質(zhì)、施工環(huán)境中,松木樁處理軟基不失為一種有效地手段。 
參考文獻(xiàn) 
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        [中圖分類號 U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2010)11-0060-02 ]

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