李元，周 虎

（1.新疆交通建設(shè)管理局項(xiàng)目執(zhí)行一處，新疆 烏魯木齊 830049；2.新疆公路管理局干部學(xué)校，新疆 石河子 832000）

0 引言

在公路路基施工中，軟土路基是較為常見一種，如果沒做好其質(zhì)量控制，很容易導(dǎo)致不均勻沉降。因此，本文結(jié)合筆者自身經(jīng)驗(yàn)，對(duì)砂礫樁與強(qiáng)夯置換的應(yīng)用進(jìn)行研究，以期為類似工程提供參考與借鑒。

1 公路軟土地基概述

公路軟土地基屬于比較常見的地基，其承載力往往滿足不了工程施工的要求。這類地基在施工一段時(shí)間之后，常因水或者自重等原因出現(xiàn)地基失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致不均勻沉降。一般較為常見的軟土地基多是由淤泥質(zhì)土、亞黏土、淤泥、亞砂土等土質(zhì)組成的地基。

在設(shè)計(jì)中，如果忽視了軟土地基的特殊性，很容易對(duì)工程造成危害，這類疏忽主要包括：a）對(duì)施工勘察設(shè)計(jì)階段本應(yīng)進(jìn)行處理的軟土地基缺乏合理的處理措施；b）施工階段沒有對(duì)軟土地基進(jìn)行處理或者所采取的處理措施不到位，使得路堤失穩(wěn)；c）施工階段雖然對(duì)軟土地基進(jìn)行了加固處理但由于處理措施不合適導(dǎo)致地基失穩(wěn)；d）填筑過程中沒有按照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行分層填筑或者碾壓中存在不合理的行為導(dǎo)致地基失穩(wěn)；e）施工過程中沒有對(duì)硬殼層擾動(dòng)及填筑材料進(jìn)行正確的選擇，使硬殼受破壞；f）臺(tái)背施工的時(shí)候高填土地基對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生負(fù)摩阻力以及縱向推擠力，導(dǎo)致橋臺(tái)被損壞或者發(fā)生移位。

基于以上分析可以看出，在公路軟土地基處理過程中，選擇合理的處理方法及處理措施是非常重要的。

2 公路軟土地基處理中砂礫樁的應(yīng)用

2.1 砂礫樁原理

在軟土地基處理中，砂礫樁屬于一種非常有效的方式，其原理是：成樁過程中會(huì)使周邊的粉土層及砂土擠密，而在碎石壓入及擠密作用之下，粉土及砂土的密實(shí)度將得到提升，土體的孔隙率也將降低，最終地基的排水力度以及承載力都將提升。另外，砂礫樁的透水性非常好，因此可以產(chǎn)生一個(gè)比較好的排水通道，使土體的抗液化能力得以提升。最后，由于砂礫樁和周邊土體可以共同承擔(dān)荷載，這就產(chǎn)生了一種復(fù)合地基。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在公路軟土地基處理的過程中，砂礫樁的設(shè)計(jì)是其中一項(xiàng)關(guān)鍵的工作，如果設(shè)計(jì)得當(dāng)很少會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。具體來說，在這一工作中，要以“因地制宜、就地取材、綜合處治”這一原則作為指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性。實(shí)際的工作中，可以從以下幾點(diǎn)來確保砂礫樁的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2.2.1 確定砂礫樁加固范圍

這一工作屬于設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，一般來看，其加固范圍對(duì)公路路基的整體穩(wěn)定性起著決定作用，如果加固范圍較小，很可能導(dǎo)致公路整體承載力不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致路基的邊坡滑塌及不均勻沉降；而加固范圍過大則不僅會(huì)對(duì)施工進(jìn)度造成影響，還將造成一些不必要的浪費(fèi)。

2.2.2 確定砂礫樁總截面面積

實(shí)際工作中，要結(jié)合詳細(xì)的地基條件來計(jì)算，因此，必須要收集足夠的資料，才能確保計(jì)算的準(zhǔn)確性及有效性。

2.2.3 分析施工段地基情況

分析的對(duì)象主要包括降水量以及地基特點(diǎn)等，對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析之后可以將砂礫樁的樁數(shù)以及排列砂礫樁的方案確定下來。

2.2.4 估算砂礫樁長(zhǎng)度以及灌砂量

在進(jìn)行這一工作之前，要對(duì)軟土層厚度以及軟土地基的地下水位有充分的了解，然后才可以結(jié)合具體情況將施工參數(shù)確定下來。

2.3 施工要點(diǎn)

砂礫樁施工要點(diǎn)如下：

a）試樁 在砂礫樁開始施工前要進(jìn)行試樁試驗(yàn)，完成這一工作還要進(jìn)行樁體和樁間的承載力檢測(cè)，確保設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性；

b）施工準(zhǔn)備 清除地表0.3m厚度土層，進(jìn)行排水砂礫墊層設(shè)置，要保證砂礫的清潔，含泥量應(yīng)低于5%，每層厚度以0.2m為最佳，不得存在粗細(xì)粒料分離的問題；

c）參數(shù)確定 在使用振動(dòng)沉管法施工的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況確定套管的提升速度、密實(shí)電流、懸振時(shí)間以及反插次數(shù)等施工參數(shù)，這樣才能夠確保狀態(tài)的連續(xù)性；

d）樁孔施工 在此過程中，要確保孔內(nèi)材料填灌量大于設(shè)計(jì)填灌量的96%，而且要把樁孔垂直度偏差控制在1.2%內(nèi)，孔位和直徑的偏差也要小于5cm；

e）樁間土體控制 此工作中對(duì)樁間土變形機(jī)率進(jìn)行控制是關(guān)鍵，在提管操作的過程中，要確保提管速度以及反插距離滿足設(shè)計(jì)要求；

f）其他 除了以上措施之外，還要確保砂礫樁碎石的粒徑在20～50mm 的范圍內(nèi)，并做好碎石含泥量的控制工作。

2.4 成樁檢測(cè)

完成砂礫樁的施工后必須要進(jìn)行成樁檢測(cè)。針對(duì)飽和粉質(zhì)粘性土地基，要在地基土層孔隙水壓力完全消除之后才可以進(jìn)行檢測(cè)，一般在施工完成后2周左右。檢測(cè)方法包括：土工試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)以及靜力觸探試驗(yàn)等，檢測(cè)承載力最小值大于設(shè)計(jì)的要求才為合格。

2.5 質(zhì)量控制

2.5.1 質(zhì)量控制指標(biāo)

在砂礫樁的施工中，主要的質(zhì)量控制指標(biāo)包括：樁位、垂直度、樁長(zhǎng)、灌入量、原材料、電流、反插次數(shù)、成樁時(shí)間等。舉例來說，在控制灌沙量的過程中，要對(duì)計(jì)量方式、計(jì)量精度、充盈系數(shù)、運(yùn)輸及施工損失等因素進(jìn)行綜合考慮。

2.5.2 施工問題處理

針對(duì)縮孔及塌孔問題，其產(chǎn)生原因多是沒有按照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行施工或者調(diào)料的實(shí)際用量不符合設(shè)計(jì)要求。為避免發(fā)生這種問題要先確保施工的規(guī)范性，具體包括：a）導(dǎo)管提升高度要符合規(guī)定；b）成孔要按照由外到內(nèi)間隔進(jìn)行的方式開展，而且要將誤差控制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)；c）加強(qiáng)孔斜檢測(cè)，確保導(dǎo)管處于垂直狀態(tài)；d）導(dǎo)管反插過程中不下料問題也較為常見，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)灌入干土粉，使其吸收土體中的水分。

3 公路軟土地基處理中強(qiáng)夯置換法的應(yīng)用

3.1 機(jī)理分析

使用強(qiáng)夯置換法對(duì)地基進(jìn)行加固主要是指在夯坑中填入碎石、石塊以及一些粗顆粒材料，通過強(qiáng)行夯入的方法將軟土排開，進(jìn)而在軟土地基中產(chǎn)生直徑大于夯錘的碎石墩，整個(gè)過程中主要是對(duì)加密進(jìn)行利用。另外，在使用強(qiáng)夯置換法的過程中也會(huì)產(chǎn)生大直徑排水井，這是因?yàn)橥ㄟ^沖擊作用會(huì)使地基土得以壓縮，并產(chǎn)生裂縫，相當(dāng)于增加了排水通道，可以幫助孔隙水從中逸出。

3.2 案例分析

3.2.1 工程概況

某工程地基承載力特征值要求為250kPa，但據(jù)巖土工程勘察報(bào)告分析，此施工現(xiàn)場(chǎng)的天然地基承載力不能滿足這一要求，因此使用強(qiáng)夯置換法進(jìn)行加固。

3.2.2 設(shè)計(jì)與施工

在本工程中主要使用的施工方法為強(qiáng)夯置換碎石樁以及強(qiáng)夯法，具體來說，是在強(qiáng)夯置換碎石樁之后使用點(diǎn)夯以及滿夯進(jìn)行施工。其中，強(qiáng)夯置換分為兩層，第一層強(qiáng)夯置換使用的是排土及擠土強(qiáng)夯置換法，也就是先于夯點(diǎn)處挖直徑為82.4m、深2～3m的坑，然后將碎石填入后施夯，填碎石工作分五到六次進(jìn)行，每次回填的深度為1.5m；第二層強(qiáng)夯置換碎石樁使用夯錘夯坑填石置換法，然后再進(jìn)行強(qiáng)夯點(diǎn)夯和滿夯。

3.2.3 加固效果分析

3.2.3.1 承載力

在完成施工之后，相關(guān)部門通過載荷試驗(yàn)對(duì)碎石樁以及樁間土的承載力進(jìn)行了的測(cè)試，碎石樁fpk＝500kPa，樁間土fsk＝150kPa。此外，還使用了重型動(dòng)力觸探檢測(cè)了碎石樁著底和密實(shí)情況：N63.5＝26擊。通過以上檢測(cè)結(jié)果可以看出，經(jīng)過加固之后的地基是符合設(shè)計(jì)要求的。

3.2.3.2 沉降觀測(cè)

完成施工之后，還進(jìn)行了加載試驗(yàn)以及沉降觀測(cè)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)及規(guī)范所要求的允許沉降量。

3.2.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：

a）強(qiáng)夯置換施工中使用最多的是擠土置換法，也就是先夯出一個(gè)夯坑，再向坑中填入碎石進(jìn)而強(qiáng)夯置換；在整個(gè)施工的過程中，其主要缺點(diǎn)在于錘底面積小，容易導(dǎo)致置換率低；其次，此施工方法將導(dǎo)致地面出現(xiàn)比較大的隆起，加之置換的深度容易受到限制，因此也會(huì)給施工質(zhì)量造成影響；鑒于此，在實(shí)際工作中，要在強(qiáng)夯置換之前挖一個(gè)直徑相對(duì)于夯錘直徑略大的坑，坑深應(yīng)控制在3～4m，通過這種方法能夠大大提升面積置換率，并減小樁間土的隆起；

b）強(qiáng)夯置換的影響深度主要由樁下被加密的土層厚度以及置換樁長(zhǎng)度組成，在本實(shí)例中軟土層厚度為8m，置換樁長(zhǎng)度為7m，根據(jù)事后的沉降觀測(cè)發(fā)現(xiàn)沉降量是比較小的，因此，可以認(rèn)為樁底軟土得到了加密，其沉降變形以及承載力情況都有一定的提升；

c）對(duì)于高飽和土所處的地域來說，其地下水位相對(duì)而言要高一些，因此在施工的過程中樁間土很容易受地下水侵蝕，進(jìn)而降低了其承載力，最終使得碎石樁承載力也降低；在施工過程中，要對(duì)這方面有充分的認(rèn)識(shí)，并采取有效的措施避免這一問題。

總而言之，強(qiáng)夯置換法既有強(qiáng)夯加固的優(yōu)點(diǎn)，也有復(fù)合地基的優(yōu)點(diǎn)，加之其工藝較為簡(jiǎn)單、施工方便而且使用的范圍比較廣，因此在公路軟土地基的處理中是一種比較理想的方法。

[1]賈輝.公路軟土地基的處理[J].今日科苑，2011，（14）：52-53.

[2]于明亮，王春明.淺議強(qiáng)夯法在軟基處理中的應(yīng)用[J].才智，2011，（17）：28.

[3]李畢初.淺析市政道路施工軟土地基處理[J].江西建材，2011，（2）：214-215.

[4]張偉，周凱.談公路軟土地基的處理[J].黑龍江交通科技，2011，（7）：16.