高速公路素混凝土桩施工技术及其质量控制探讨

周云

摘要：文章介绍了素混凝土桩工艺特点，分析了高速公路素混凝土桩加固原理与施工技术要点，并结合工程实例，探讨了高速公路素混凝土桩施工与质量控制措施。

关键词：高速公路;素混凝土桩;施工;质量控制

0 引言

近年来，随着我国交通事业的发展，改扩建工程不断增加，有效缓解了各地交通压力，为区域发展奠定基础。改扩建工程有别于新建工程，在原有工程基础上施工，工序复杂、考虑因素多、难度大，合理进行地基处理是一大关键。目前，素混凝土桩应用广泛，在加固地基、控制沉降方面表现较好，且工期短、成本低，本文主要对其应用展开具体分析。

1 素混凝土桩工艺特点

1.1 工艺特点

素混凝土桩属于刚性桩体，通过在碎石桩中混入中砂、水泥搅拌所得，其荷载能力强。如图1所示即为素混凝土桩复合地基典型断面示意图。

结合相关工程实践，本文将其工艺特点归纳如下：

（1）施工方便、操作简单，灌注桩施工中严格控制各项参数，防止出现断桩、夹土、混凝土离析等质量隐患;

（2）适用范围广，主要包括：淤泥土、粉土、砂土等软弱地基，冲洪积土、坡积土、残积土等硬土层，岩溶地区;

（3）单桩承载力低，适用于承载力>80 kPa、含水量<25%、压缩模量>5 MPa的土体;

（4）加固土体具有较好的挤密效果，兼具排水作用，可有效减小不均匀沉降;

（5）可有效节约造价、缩短工期。

1.2 几种工艺对比分析

如表1所示，本文对素混凝土桩与几种地基处理工艺进行了对比分析，以进一步明确其优缺点。

综上所述，素混凝土桩复合地基具有技术先进、经济合理等优点，推广应用这种地基处理技术将产生良好的经济效益和社会效益。

2.1 素混凝土桩加固原理

如图1所示，素混凝土桩复合地基包括褥垫层、素混凝土桩和桩间土。具体加固原理如下：

（1）荷载传递原理：外部荷载下，桩身产生侧摩擦力、桩端承载力，将上部荷载传递到深层地基;

（2）挤密排水原理：高速公路素混凝土桩施工过程中，沉/拔管作业会产生振动、挤压作用，排出土体内水分，增强土体承载力;

（3）约束原理：素混凝土桩作用于桩间土，防止土体侧向变形;

（4）垫层原理：垫层可协调桩土间荷载分配，发挥桩间土承载能力。

其中，褥垫层技术是素混凝土桩复合地基的关键性技术，其由级配砂石、粗砂、碎石等组成，能改变地基受力条件，调整地基压缩性，实现地基协调工作。结合大量工程实践经验，综合考虑经济、技术性，褥垫层厚度以15～30 cm为宜，中砂、粗砂、碎石等最大粒径需在30 mm以内。

2.2 素混凝土桩施工技术要点

2.2.1 施工流程

素混凝土桩施工流程如图2所示：

2.2.2 施工方法

素混凝土桩常用施工方法有两种，即回旋钻机成孔法和振动后灌注混凝土法，工程实践中需根据项目情况合理选用，具体如下：

（1）回旋钻机成孔法：此方法可实现深度钻孔，适用于较硬土层、密砂层，缺点在于产生的泥浆量较大，运输成本大，相应的也影响施工效率;

（2）振动后灌注混凝土法：此方法工艺简单、成本低，但在施工中存在一定扰动，影响成桩质量，对此建议采用隔行跳打桩法。

2.2.3 施工要点

（1）试桩：正式施工前通过试桩确定各项参数。①桩机就位，调整桩机平整度、导向架垂直度;②成孔过程中，详细记录地层参数和进尺速度，为正式施工提供参考;③钻进至设计深度，泵送混合料，边压灌边拔管，合理控制拔管速度;④每根桩混合料制作试块，做强度检测，合理確定截桩头时间。

（2）桩头保护：完成素混凝土桩施工后，以粒状材料封顶，并覆上木板，防止人员掉入，桩体达一定强度后（3～7 d）清土。

（3）褥垫层施工：①桩体28 d后清土，接近桩顶面时以人工/小型机械作业;②在桩顶标高处放置钢钎，并以大锤击断，截断后修平;③桩头处理后，桩间以砂砾虚铺、静压。

（4）质量问题处理：①断桩问题：严格控制灌注、提钻速度，不得连打作业，及时清除弃土;②桩体强度不均：钻至设计深度后，及时投料，严格控制混合料配比，成桩后超灌50 cm;严格控制钻杆提拔速度，确保桩体连续、均匀;③桩身掺土：不得采用反插法，应通过试桩确定活瓣打开宽度、提钻速度。

2.2.4 施工质量检测

素混凝土桩质量检测内容与方法具体如下页表2所示。

3.1 工程概况

广西南宁经钦州至防城港段高速公路改扩建工程第八合同段起迄桩号为K0+080～K17+600，起点位于钦州市黄屋屯镇卜家互通附近，路线走向呈南北向，路线自起点向南沿钦防高速横跨西江、冲仑江之后直至终点茅岭互通附近，总里程17.5 km，为四车道改八车道，其中K4+300～K6+000段为单侧加宽右幅新建。本合同段素混凝土桩工程主要工程量见表3。

3.2 施工方案确定

本地区软土较发育，分布范围较广，结合本项目的特点，旧路基外侧的软基处治的方法主要有换填法、素混凝土桩等方法。

素混凝土桩法主要用于软土厚度>3 m、地形较平坦的水田等路段，采用C15混凝土成桩，强度高且均匀，技术工艺比较成熟，加铺砂砾垫层和土工格栅作为褥垫层后整体性较好，工后沉降较少，可用于新路基部分的厚层软土处理，桩径为0.5 m，桩底穿过软土层2.5 m，桩间距为1.2 m。

3.3 素混凝土桩施工工艺应用情况

（1）技术参数

素混凝土桩采用C15混凝土，长螺旋钻孔、管内泵压混合料，具体技术参数如表4所示，具体断面、平面图如图3～4所示。

（2）施工工艺流程（详见图5所示）

（3）施工措施

①试桩：试桩时，设计方、监理工程师和项目部技术负责人均到场，初步拟定试桩数为3根，确定试桩桩位，[KG（0.1mm]长螺旋杆钻机按每m为刻度做好标记;按既定施工工艺成桩，详细记录地层变化时电流变化以及进尺速度;钻孔至设计深度，泵送混合料，边压灌混合料边拔管，拔管速度按2.0 m/min、2.5 m/min、3.0 m/min

4 结语

AI架构在当前诸多系统和领域中均有一定的应用，但有关建筑工程施工中AI架构技术的研究仍处于初始阶段，因此，本文将AI架构应用于桥梁施工风险的识别系统中具有一定的实践性和创新性。在进行的风险因子影响范围试验中，AI架构识别出了对于桥梁工程安全施工影响范围较大的四类风险因子，为及时规避施工风险和制定决策方案提供了依据。在AI架构的应用软件程序开发中，本文仅对电脑桌面的应用程序进行了研究，而对于移动终端（手机、PAD）等设备的APP应用程序，本文尚未展开研究，这部分内容将结合今后的工程课题进行深入探索。

[1]交通运输部工程质量监督局.公路桥梁工程施工安全风险评估制度及指南解析[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]王 永，李 森，白午龙.城川河大桥安全风险评估和管控对策[J].公路，2013（1）：73-78.

作者简介：周 云（1983—），工程师，主要从事高速公路建设管理工作。