摘要：组合桩桩体下部为素混凝土刚性桩，上部为碎石桩，碎石桩直径大于混凝土桩，素混凝土桩桩顶设置与碎石桩直径相同的扩大连接段。与厚覆盖层深埋软土地区其他地基处理方式相比，该桩型将刚性桩与柔性桩组合使用，充分利用覆盖层良好的承载性能，同时刚性桩桩底嵌入承载力相对较好的土层，减小工后沉降，具有较好的经济效益。
关键词：深埋软土；散体材料；组合桩
1 前言：
传统碎石桩桩体材料为柔性散体材料，具有造价低，成桩工艺简单，施工速度快等优点，但其强度较低，有效加固深度不超过20m，在厚覆盖层深埋软土地区，难以贯穿整个软土层，不但不能消除软土层压缩变形，反而由于增大了软土层附加应力，沉降变形变大。素混凝土桩属于刚性桩，处理效果比较理想，地基沉降变形较小，但对于深埋软土地区覆盖层较厚，完全采用素混凝土刚性桩，桩长较长，不经济。
为解决厚覆盖层深埋软土地区地基处理过程中的难点，研发了“厚覆盖层深埋软土散体材料与混凝土上下同体组合桩施工技术”，经实际工程检验，该技术不仅有效控制深埋软土层压缩变形，且施工成本低。
2 工艺原理
本技术涉及到的散体材料与混凝土上下同体组合桩施工技术，桩体上部为大直径沉管碎石桩，外部设置土工布袋；下部为小直径素混凝土桩，桩顶部设置与碎石桩同径的混凝土扩大连接段。该桩型采用碎石桩处理覆盖层[1]，一方面充分利用覆盖层良好的承载性能，另一方面利用碎石桩为散体材料，排水性能好的优点，加快覆盖层和深埋软土层在施工期间排水固结，提高地基土层承载力。
3 施工工艺流程
厚覆盖层深埋软土散体材料与混凝土上下同体组合桩施工工艺流程具体做法如图1
图1 厚覆盖层深埋软土散体材料与混凝土上下同体组合桩施工工艺示意图
4 操作要点
4.1 打设钢沉管
桩机就位，将大直径钢沉管对准桩位中心；放松卷扬机钢绳，利用振动机及桩管自重，把桩尖压入土中，在开始振动前检查钢沉管、桩锤和桩架等是否同在一条垂直线上[2]；开启振动箱，将大直径钢沉管进行预拔，确保大直径钢沉管底部的活瓣桩尖松开。
随后进行小直径钢沉管的打设，确保大、小钢沉管的同轴偏差度不大于50mm后，将小直径钢沉管打设入软土地基，直至桩底标高[3]。钢沉管打设见图2。
图2 钢沉管打设施工图
4.3 灌注混凝土
混凝土采用商品混凝土，水、水泥、细骨料和粗骨料的配合比为0.38：1：1.1：2.72。混凝土拌制后，经检验要求坍落度10cm~14cm[4]，2小时内析出的水分不大于混凝土的1.5%。
将混凝土运送车内混凝土倒入料斗后，用桩机吊机吊入钢沉管顶部下料。混凝土充盈系数不得小于1.2，对于充盈系数小于1.2的桩宜全长复打[5]。灌注混凝土施工如图3所示。
图3 灌注混凝土施工
4.4 小直径钢沉管拔管
先振动5-10s，再开始拔管，边振边拔，每次拔管高度0.5-1.0m停拔，振动5-10s，如此反复。在拔管过程中，桩管内的混凝土应至少保持2m高或不低于地面，以防混凝土中断形成缩颈。在一般土层内，拔管速度宜为0.8m~1m/min，在软硬土层交接处宜控制在0.3~0.8m/min，拔管速度要均匀，不宜反插，并用吊铊检测混凝土面下降情况，防止桩身扩径过大。
图4 钢沉管拔管施工图
4.5 十字钢板与土工布袋吊装
十字钢板由两块条形钢板在中心焊接而成，两块条形钢板间夹角为90°，条形钢板尺寸为10×200×600mm，条形钢板底部焊接有长短不一的钢筋，条形钢板中心位置焊接长度为800mm的钢筋，距中心200mm处对称焊接长度为500mm的钢筋，距中心400mm处对称焊接长度为200mm的钢筋，条形钢板端部打设有直径为50mm的孔，用于绑扎固定土工布袋，条型钢板与钢筋的强度等级均为Q235。土工布袋通过绳索绑扎固定于十字钢板端部的预留孔，然后向土工布袋内放入深度为300mm的碎石，通过汽车吊将装有碎石的土工布袋吊装入大钢沉管内，在自重的作用下，十字钢板连接土工布袋部分沉入混凝土中，使钢板焊接的竖向钢筋嵌入混凝土桩顶部，固定。十字钢板结构示意图见图5。
图5 十字钢板结构示意图
4.6 灌注碎石桩
大直径钢沉管拔出地面时清除孔口、管壁的泥土，防止混入石料中。单桩最后一次加料必须将设计石料用量全部用完。
大直径钢沉管先振动再开始拔管，边振边拔，每次拔管高度0.5～1.0m，反插深度0.3～0.5m，并停拔振动5～10S。第一次投料成桩长度应小于钢沉管长度的一半，然后用料斗从空中进行第二次投料直至灌满，振动拔管，进行数次反插，直至管内碎石全部投出。碎石桩施工过程见图6。
图6 碎石桩施工过程图
5 效益分析
5.1 技术效益
散体材料与混凝土上下同体组合桩属于一项创新的技术，该桩型下半部分为小直径钢沉管，采用普通沉管灌注桩工艺，桩体下部灌注混凝土成刚性桩，上部大直径钢沉管灌注碎石成散体材料桩，碎石桩直径大于混凝土灌注桩直径；碎石桩外部设置土工布袋，能使碎石桩桩体受力更加均匀同时防止桩体周围的细小土体颗粒易进入散体材料桩内，造成桩体的透水性能下降。采用该技术可使得软土在施工期充分排水固结，同时由于混凝土灌注桩桩底嵌入承载力相对较好的土层，可发挥更好的承载效果，具有良好的技术效益。
5.2 环境效益
本技术施工过程中严格遵守国家和地方的有关控制环境污染的法规，能够很好的保证施工周围的环境，做到环保无污染。
6 结论
厚覆盖层深埋软土散体材料与混凝土上下同体组合桩施工技术适用于覆盖层深埋软土地区高速公路、工民建等工程的地基处理。经过实际工程应用得到如下结论：
1 本技术成桩采用的材料散体材料与素混凝土，形成上粗下细的同体组合桩，素混凝土提高地基竖向承载力，控制深埋软土层压缩变形。
2 本技术素混凝土刚性桩嵌入承载力相对较好的土层，工后沉降较小，经济效果明显。
3 采用碎石与素混凝土同体组合桩，与单一素混凝桩相比，成本降低。
4 环保无污染。本技术采用沉管灌注桩施工方法对下部混凝土桩进行施工，与传统冲振法碎石桩施工相比不会产生大量泥浆，污染环境。
参考文献：
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[5]刘学杰.浅谈路基碎石桩施工[J].大陆桥视野，2010（6X）：120-121.
论文作者:李泽宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/6/26
标签：混凝土论文; 碎石论文; 散体论文; 组合论文; 土层论文; 直径论文; 钢板论文; 《基层建设》2019年第11期论文;