1、前言
鐵路路基處理中應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備成孔到設計標高后，通過注入水泥或水泥漿進行攪拌，使水泥和地基土充分混合固結，形成一定強度的水泥土樁最終實現(xiàn)復合地基受力，但由于受施工設備、水泥含量的限制，地基處理中水泥土攪拌樁復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樁復合地基技術，該技術采用長螺旋成孔，當成孔到設計要求位置后，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，因此能顯著提高復合地基的承載力，還能有效阻止地基土的滑移，保護路基邊坡的穩(wěn)定，但該技術有兩個缺點，其一，該工藝為取土工藝，鉆孔取土過程中對地基土的有應力釋放，同時施工后有大量的地基土被取出，這部分土需要外運，清土施工麻煩，需要消耗大量的人力和物力；其次該技術單樁的單價較高，施工成本較大?，F(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、釘子樁技術介紹
釘子樁技術采用帶尖的護筒，通過重錘錘擊成孔，當成孔到設計標高后，通過護筒內的壓灌孔將混凝土壓灌入孔內，邊拔護筒邊壓灌，最終形成素混凝土樁。當設計為樁基時，可通過振動錘將鋼筋籠沉入到素混凝土樁的設定位置。
2.1、釘子樁施工工藝
帶護筒的釘子樁施工工藝：
1）采用穿心錘將帶尖的護筒錘擊入地基土中；
2）打開護筒端的閥門，通過中心壓管壓入混凝土，并提升護筒，將護筒底打開，混凝土注入護筒底的樁孔中。
3）保持一定的速率連續(xù)提升護筒和壓灌混凝土直至樁頂；
4）若設計為樁基受力時，通過振動將鋼筋籠沉入到設計標高。
不帶護筒的釘子樁施工工藝
1）采用穿心錘將帶尖的護筒錘擊入地基土中；
2）成孔到設計標高后，拔出護筒；
3）直接向孔內澆筑混凝土成樁；
4) 當設計為樁基受力時，通過振動將鋼筋籠沉入到設計標高
2.2、技術特點
由于釘子樁為剛性樁，與CFG樁身材料較為接近，因此對這兩種復合地基進行對比分析其特點。
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，對地基土會有應力釋放，而釘子樁施工工藝，采用穿心錘直接錘擊帶樁尖的護筒，使其進入地基土，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地基土，提高了地基土的密實度。
2）單樁和復合地基承載力提高
由于該工藝施工中擠密樁側土，改善了土的物理力學指標，提高了樁間土的承載力，當采用復合地基時，樁間土的承載力提高有利于復合地基承載力的發(fā)揮。另一方面施工擠密樁間土，提高地基土的密實度，相應地基土抗剪強度提高，樁土界面的側阻也相應提高，從而提高了單樁的承載力，因此當采用復合地基時，與傳統(tǒng)CFG樁相比，由于復合地基的單樁和樁間土的承載力都因為擠密而得到提高，復合地基承載力得到了較大提高。
3）有效減少復合地基的變形
復合地基受力時，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，因此復合地基的大部分變形主要由上部處理區(qū)控制。釘子樁復合地基與常規(guī)CFG樁復合地基相比，由于施工擠密地基土，提高了復合地基的處理區(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合地基
傳統(tǒng)CFG樁復合地基為圓形截面，但根據(jù)數(shù)學定律和試驗可知，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)需要設置護筒的截面形狀，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)的螺桿樁基等設備相比，對現(xiàn)場的用電負荷的要求小，施工耗電量也小，成本低。
6）施工速度快、質量易保證
釘子樁技術由于采用柱錘沖擊帶尖的護筒成孔，錘質量為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)，無須護壁，無泥漿排出，因此施工非?？旖?，綠色環(huán)保，質量也容易保證。
3、釘子樁單樁和復合地基承載力計算
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側阻和樁端端阻，因此承載力計算與常規(guī)單樁承載力相同為側阻和端阻之和。但由于釘子樁成孔的擠土效應，其側阻叫普通樁基高，可根據(jù)施工經(jīng)驗確定，當沒有地區(qū)經(jīng)驗時，可參照《建筑樁基技術規(guī)程》中預制樁側阻采用。
釘子樁單樁承載力計算公式：
3.2釘子樁復合地基
釘子樁復合地基受力原理與普通具有凝結強度的復合地基受力相同，因此可參照復合地基承載力計算公式來計算釘子樁復合地基承載力
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）準備工作：樁機的安裝、調試；施工放線、定樁位，根據(jù)圖紙建立平面控制網(wǎng)。
2）移機就位：將護筒樁尖對準樁位點，并調整樁基設備，使其垂直度滿足設計要求。
3）錘擊護筒成孔：采用特制的穿心錘，提升后自由落體，將護筒沉入地基土中擠土成孔；
4）測量標高。通過護筒上的標識測量樁底的標高，若樁底沒到達設計標高，繼續(xù)錘擊，直至到達設計樁底標高；
5）壓灌混凝土。打開樁尖處的閥門，提升護筒一定距離，將混凝土從中心管壓入樁端孔中；
6）拔出護筒。提升護筒，同時壓灌混凝土直至樁頂。
4.2、質量保證措施
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，做好樁位預檢紀錄。
2）移樁機就位：
在確定所要打的樁位準確后，移樁機就位，調整設備水平，使重錘中心與樁位對齊。調整重錘垂直，確保其垂直度偏差不大于1%。
3）成孔：
成孔至設計標高，測量樁底的標高，誤差不超過10cm。成樁過程中，應隨時觀察地面隆起，當隆起超出規(guī)范要求的15cm時，應立即停止施工，報告技術人員解決。
4) 施工原始記錄應詳實、項目完整、簽字齊備。
5) 設置專職資料員，負責進度報表、資料收集整理等工作。
6) 嚴格執(zhí)行國家及地方實行的檢測檢驗規(guī)定,對混凝土進行留試塊和試驗。
下載
