1、前言
鐵路路基處理中應(yīng)用較多的為水泥土樁或CFG樁，水泥土攪拌樁采用水泥土攪拌設(shè)備成孔到設(shè)計標(biāo)高后，通過注入水泥或水泥漿進(jìn)行攪拌，使水泥和地基土充分混合固結(jié)，形成一定強(qiáng)度的水泥土樁最終實現(xiàn)復(fù)合地基受力，但由于受施工設(shè)備、水泥含量的限制，地基處理中水泥土攪拌樁復(fù)合地基的承載力有限。對于較高承載力要求的地基處理，一般采用CFG樁復(fù)合地基技術(shù)，該技術(shù)采用長螺旋成孔，當(dāng)成孔到設(shè)計要求位置后，通過中心壓灌混凝土的孔向樁底注入混凝土，邊提管邊壓灌混凝土，最終混凝土將鉆孔填滿，形成CFG樁復(fù)合地基。CFG樁屬于剛性樁，由于單樁承載力高，因此能顯著提高復(fù)合地基的承載力，還能有效阻止地基土的滑移，保護(hù)路基邊坡的穩(wěn)定，但該技術(shù)有兩個缺點(diǎn)，其一，該工藝為取土工藝，鉆孔取土過程中對地基土的有應(yīng)力釋放，同時施工后有大量的地基土被取出，這部分土需要外運(yùn)，清土施工麻煩，需要消耗大量的人力和物力；其次該技術(shù)單樁的單價較高，施工成本較大。現(xiàn)在國家正在大力發(fā)展高速鐵路，有大量的路基處理路段，如果能有一種簡單可行，造價低廉的技術(shù)來處理鐵路路基，將為國家節(jié)約大量的投資。
2、釘子樁技術(shù)介紹
釘子樁技術(shù)采用帶尖的護(hù)筒，通過重錘錘擊成孔，當(dāng)成孔到設(shè)計標(biāo)高后，通過護(hù)筒內(nèi)的壓灌孔將混凝土壓灌入孔內(nèi)，邊拔護(hù)筒邊壓灌，最終形成素混凝土樁。當(dāng)設(shè)計為樁基時，可通過振動錘將鋼筋籠沉入到素混凝土樁的設(shè)定位置。
2.1、釘子樁施工工藝
帶護(hù)筒的釘子樁施工工藝：
1）采用穿心錘將帶尖的護(hù)筒錘擊入地基土中；
2）打開護(hù)筒端的閥門，通過中心壓管壓入混凝土，并提升護(hù)筒，將護(hù)筒底打開，混凝土注入護(hù)筒底的樁孔中。
3）保持一定的速率連續(xù)提升護(hù)筒和壓灌混凝土直至樁頂；
4）若設(shè)計為樁基受力時，通過振動將鋼筋籠沉入到設(shè)計標(biāo)高。
不帶護(hù)筒的釘子樁施工工藝
1）采用穿心錘將帶尖的護(hù)筒錘擊入地基土中；
2）成孔到設(shè)計標(biāo)高后，拔出護(hù)筒；
3）直接向孔內(nèi)澆筑混凝土成樁；
4) 當(dāng)設(shè)計為樁基受力時，通過振動將鋼筋籠沉入到設(shè)計標(biāo)高
2.2、技術(shù)特點(diǎn)
由于釘子樁為剛性樁，與CFG樁身材料較為接近，因此對這兩種復(fù)合地基進(jìn)行對比分析其特點(diǎn)。
1）樁間土的擠密效果
CFG樁采用長螺旋成孔將地基中的土取出成孔，屬于取土工藝，在取土過程中，對地基土?xí)袘?yīng)力釋放，而釘子樁施工工藝，采用穿心錘直接錘擊帶樁尖的護(hù)筒，使其進(jìn)入地基土，在土體中擠壓地基土而成孔，無土排出，施工過程中擠密了樁側(cè)地基土，提高了地基土的密實度。
2）單樁和復(fù)合地基承載力提高
由于該工藝施工中擠密樁側(cè)土，改善了土的物理力學(xué)指標(biāo)，提高了樁間土的承載力，當(dāng)采用復(fù)合地基時，樁間土的承載力提高有利于復(fù)合地基承載力的發(fā)揮。另一方面施工擠密樁間土，提高地基土的密實度，相應(yīng)地基土抗剪強(qiáng)度提高，樁土界面的側(cè)阻也相應(yīng)提高，從而提高了單樁的承載力，因此當(dāng)采用復(fù)合地基時，與傳統(tǒng)CFG樁相比，由于復(fù)合地基的單樁和樁間土的承載力都因為擠密而得到提高，復(fù)合地基承載力得到了較大提高。
3）有效減少復(fù)合地基的變形
復(fù)合地基受力時，其變形包括處理區(qū)的變形和處理深度范圍下下臥區(qū)的變形，地基受力時，上部區(qū)域地基土附加壓力大，且由于上部土層沉積時間較短，上部的上覆壓力也較小，地基土的壓縮模量較小，往往地基變形較大，而下臥區(qū)附加壓力小，且深層地基土壓縮模量大，因此復(fù)合地基的大部分變形主要由上部處理區(qū)控制。釘子樁復(fù)合地基與常規(guī)CFG樁復(fù)合地基相比，由于施工擠密地基土，提高了復(fù)合地基的處理區(qū)的壓縮模量，能有效減少地基變形。
4）可施工異型截面樁復(fù)合地基
傳統(tǒng)CFG樁復(fù)合地基為圓形截面，但根據(jù)數(shù)學(xué)定律和試驗可知，截面面積相同時，若采用異型截面，如三角性截面、梅花型截面，其邊長比傳統(tǒng)圓形截面周長大，因此采用單樁采用異型截面時，由于側(cè)阻提高，其單樁承載力較普通圓形單樁承載力提高。釘子樁工藝可根據(jù)需要設(shè)置護(hù)筒的截面形狀，從而實現(xiàn)不同截面的異型樁，提高單樁承載力，從而提高復(fù)合地基的承載力。
5）施工耗電少
釘子樁施工由于采用提升重錘夯實，與傳統(tǒng)的螺桿樁基等設(shè)備相比，對現(xiàn)場的用電負(fù)荷的要求小，施工耗電量也小，成本低。
6）施工速度快、質(zhì)量易保證
釘子樁技術(shù)由于采用柱錘沖擊帶尖的護(hù)筒成孔，錘質(zhì)量為3.5噸，自由落體，沖擊能量較大，成孔速度較快，而且在施工過程中為干作業(yè)，無須護(hù)壁，無泥漿排出，因此施工非常快捷，綠色環(huán)保，質(zhì)量也容易保證。
3、釘子樁單樁和復(fù)合地基承載力計算
3.1釘子樁樁基
釘子樁從受力上分析，其單樁承載力包括樁側(cè)側(cè)阻和樁端端阻，因此承載力計算與常規(guī)單樁承載力相同為側(cè)阻和端阻之和。但由于釘子樁成孔的擠土效應(yīng)，其側(cè)阻叫普通樁基高，可根據(jù)施工經(jīng)驗確定，當(dāng)沒有地區(qū)經(jīng)驗時，可參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》中預(yù)制樁側(cè)阻采用。
釘子樁單樁承載力計算公式：
3.2釘子樁復(fù)合地基
釘子樁復(fù)合地基受力原理與普通具有凝結(jié)強(qiáng)度的復(fù)合地基受力相同，因此可參照復(fù)合地基承載力計算公式來計算釘子樁復(fù)合地基承載力
4、釘子樁的施工
4.1、施工流程
釘子樁施工流程見下圖。分為以下幾步
1）準(zhǔn)備工作：樁機(jī)的安裝、調(diào)試；施工放線、定樁位，根據(jù)圖紙建立平面控制網(wǎng)。
2）移機(jī)就位：將護(hù)筒樁尖對準(zhǔn)樁位點(diǎn)，并調(diào)整樁基設(shè)備，使其垂直度滿足設(shè)計要求。
3）錘擊護(hù)筒成孔：采用特制的穿心錘，提升后自由落體，將護(hù)筒沉入地基土中擠土成孔；
4）測量標(biāo)高。通過護(hù)筒上的標(biāo)識測量樁底的標(biāo)高，若樁底沒到達(dá)設(shè)計標(biāo)高，繼續(xù)錘擊，直至到達(dá)設(shè)計樁底標(biāo)高；
5）壓灌混凝土。打開樁尖處的閥門，提升護(hù)筒一定距離，將混凝土從中心管壓入樁端孔中；
6）拔出護(hù)筒。提升護(hù)筒，同時壓灌混凝土直至樁頂。
4.2、質(zhì)量保證措施
1）樁位放線:
首先由測量人員根據(jù)施工圖（加蓋出圖專用章）放出樁位線,由專人驗線并報監(jiān)理單位合驗，做好樁位預(yù)檢紀(jì)錄。
2）移樁機(jī)就位：
在確定所要打的樁位準(zhǔn)確后，移樁機(jī)就位，調(diào)整設(shè)備水平，使重錘中心與樁位對齊。調(diào)整重錘垂直，確保其垂直度偏差不大于1%。
3）成孔：
成孔至設(shè)計標(biāo)高，測量樁底的標(biāo)高，誤差不超過10cm。成樁過程中，應(yīng)隨時觀察地面隆起，當(dāng)隆起超出規(guī)范要求的15cm時，應(yīng)立即停止施工，報告技術(shù)人員解決。
4) 施工原始記錄應(yīng)詳實、項目完整、簽字齊備。
5) 設(shè)置專職資料員，負(fù)責(zé)進(jìn)度報表、資料收集整理等工作。
6) 嚴(yán)格執(zhí)行國家及地方實行的檢測檢驗規(guī)定,對混凝土進(jìn)行留試塊和試驗。
下載
