松木樁擋土墻軟基處理施工技術

        隨著經濟的發展,高速公路交通量迅速增長,經濟發達地區高速公路擴建工程勢在必行。高速公路擴建中,路基擴建方式主要有兩側拼寬、單側拼寬,以及交錯拼寬3種方式,其中兩側拼寬對路基穩定性要求最高。由于維持原車流通行的需要,建設中必須合理組織,安全施工。對于擴建工程路基處理,由于保通工作的要求,軟基處理的安全性尤其重要。本文結合工程實例,介紹松木樁擋土墻軟基處理的設計方法及施工工藝。 

1 工程概況 

        某高速公路擴建工程PA2標段K310+140處存在軟基,該段高速公路路基拼寬方式為右側單側拼寬,同時要求保持老路通車,因此,擴建中須保證老路路基的穩定安全。公路右側河上為一座便橋,為使機耕路與便橋順接,擴建中于公路右側設置一段路肩擋土墻。 
        該段地質縱斷面為:表層2m素填土,下臥3m淤泥,其下依次為殘積性粉質亞粘土、殘積砂質粘性土、殘積砂質粘性土。若采用換填方式則開挖過程中可能出現老路路基淤泥流動的情況,影響老路路基穩定;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,且機械難以進場操作。因此,采用松木樁處理該段擋土墻軟土地基,最為經濟實用。 

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,實際操作中可根據情況進行選擇。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腐蝕性的地區,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,形成復合地基,從而達到設計承載力。 
        松木樁在材料價格、運輸、施工機械等方面也具有良好的優勢,加之松木分布較廣,符合因地制宜、就地取材的公路建設原則,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濟適用的方法。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,以及涵洞,擋土墻基礎處理中常常采用松木樁處理,以提高地基承載力到達設計要求。 

3 松木樁擋土墻地基處理設計 

3.1 承載力計算 

        根據地質剖面,擋墻設計段落第三層為殘積性粉質粘土,根據土工實驗承載力為120kPa,又擋墻基礎至該層約為3m,持力層埋深較淺,故采用端承樁進行設計計算,松木樁的單樁承載力按下式計算: 
        Pa=Ψα[σ]A………… ………………………………(1) 
        Pa ——單樁承載力; 
        Ψ——縱向彎曲系數,與樁間土質有關,一般可取1; 
        α——樁材料的應力折減系數,木樁取0.5; 
        [σ]——樁材料的容許壓力,kPa。 
        根據擋土墻計算結果,擋土墻高3~3.5m,擋土墻基礎基底應力最大為124kN。依公式(1),當以松木為材料,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,經計算取樁間距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,以及協調變形的需要,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?的擴散角計算。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,施工前進行場地清理,開挖時必須保證老路路基穩定,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。 
        打樁前應先進行試樁,以調整機械參數,和確定施工樁長,為大面積施工提供相關數據,保證工程質量,節省材料。試樁可以采用挖掘機進行,施工前應該參看地質縱斷,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,然后工作人員離開,由挖掘機下按壓樁。打樁結束后,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,保證基礎不包樁頭,使之受力均勻。 
        為施工時達到良好的效果,打樁時必須由基底四周往內圈施打,以取得良好的擠密效果。對于地質復雜地段,應采取檢測措施進行穩定監測。 
        最后取土樣做土工試驗,或用長桿貫入儀驗證處理后地基的實際承載能力是否滿足設計要求。 

5 結論 

        松木樁在材料價格、運輸、施工機械等方面也具有良好的優勢,并且實踐證明松木樁處理軟基不受雨天的影響,進度快、工作量小,適宜工期緊的工程。在一定的地質、施工環境中,松木樁處理軟基不失為一種有效地手段。 
參考文獻 
        [1]楊位.地基與基礎[M].3版.北京:中國建筑工業出版社,1998. 
        [2]盧國源.松木樁處理軟土地基的設計與施工[J].現代企業文化,2009(14). 
        [中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2010)11-0060-02 ]

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