劉鴻鵠

(貴州省畢節(jié)公路管理局)

1 砂樁軟基處理設(shè)計

1.1 砂樁的作用

砂樁是為提高軟土低級的承載力，在需要進(jìn)行地基處理的范圍內(nèi)，由碎石、沙礫、礦渣、砂等松散粒料做樁料，采用專用機(jī)械設(shè)置成交大直徑的樁體。專用機(jī)械一般為振動沉管機(jī)、水振沖器等。設(shè)置砂樁后樁與樁間土形成復(fù)合地基。砂樁是通過置換軟土、加速地基排水固結(jié)作用、樁的應(yīng)力集中作用共同來提高穩(wěn)定系數(shù)的，通常不考慮它對地基土的擠密作用。

1.2 設(shè)計計算

1.2.1 加固深度

(1)當(dāng)軟土層不厚時，應(yīng)穿透軟土層;

(2)當(dāng)軟土層較厚時，對按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足砂樁復(fù)合地基變形不超過地基容許變形值并滿足下臥層承載力的要求;

(3)當(dāng)軟土層厚度較大時，對于按穩(wěn)定性要求控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險滑動面以下2 m的深度;

(4)在可液化地基中，加固深度應(yīng)按要求的抗震處理深度確定;

(5)樁長不宜小于4 m。

1.2.2 樁徑

根據(jù)置換率要求、成樁方法、施工機(jī)械能力等因素綜合考慮確定砂樁直徑。在飽和軟弱粘性土中盡可能采用較大的直徑。目前國內(nèi)采用的樁徑一般為0.3～0.8 m，國外最大達(dá)2 m。

1.2.3 材料

宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5%。在對砂樁成型沒有足夠約束力的軟弱粘性土中，可以使用砂和角礫混合料。樁孔填料量應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定，估算時可按樁孔體積乘以充盈系數(shù)1.2～1.4確定。

1.2.4 墊層

在砂樁施工完成之后，需要在地面鋪設(shè)大約40 cm左右厚度的墊層，墊層的主要材料應(yīng)該是砂石。在進(jìn)行墊層鋪設(shè)施工中，主要采用的鋪設(shè)方法是分層敷設(shè)，并且使用振搗器對其進(jìn)行振搗和壓實。如果在施工中出現(xiàn)地面過軟，并且施工機(jī)械無法正常進(jìn)行施工時，可以在砂樁施工前鋪設(shè)墊層。

1.2.5 砂樁復(fù)合地基的穩(wěn)定計算

(1)設(shè)有砂樁的復(fù)合地基的路堤整體抗剪穩(wěn)定系數(shù)按有關(guān)公式計算，且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下復(fù)合地基區(qū)域深度內(nèi)時，應(yīng)考慮樁體對土的置換率、樁土應(yīng)力比。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度按以下公式計算

式中:h1i、γ1i分別為在第i土條中路堤部分的高度(m)及容重(kN/m3);hci、γc分別為在第i土條中樁料部分的高度及容重;η為樁對土的置換率，樁在平面上宜為等邊三角形布置，三角形分布時

當(dāng)樁在平面上為正方形布置時

式中:D為樁的直徑;B為樁位布置正方形或三角形的邊長;μs為樁間土的應(yīng)力折減系數(shù)，其值為:μs=1/［1+(n-1)η］;μc為樁的應(yīng)力增加系數(shù)，其值為:μc=n/［11+(n-1)η］;n為樁土應(yīng)力比，宜為當(dāng)?shù)鼗蝾愃茖嶒灩こ痰脑囼炠Y料確定。無資料時，n可取2～5。當(dāng)樁底土質(zhì)好、樁間土質(zhì)差時取高值。cui為第i土條滑裂面以下時，該滑裂面所處土層的天然不排水抗剪強(qiáng)度;φc為樁料的內(nèi)摩擦角，當(dāng)樁料為碎石時可取38°，當(dāng)樁料為沙卵石時取35°，當(dāng)樁料為砂時可取28°;α為土條底部滑裂面對水平面的夾角。

(2)若按公式［∑(si+Δsi)+∑(sj+pj)］/PT計算設(shè)有砂樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù)，且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時，上式中的 si、Δsi應(yīng)按下式計算

式中:Wci= γchciΔXi，其他符號意義同前。

(3)若按公式F=［∑ki+∑kj］/PT計算設(shè)有砂樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù)，且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時上式中的ki應(yīng)該按下式計算

其中:Msi=(Woi-Wwi+ μsW1iUi)tanφi;Mci=(Wci-Wwi+ μcW1iUi)tanφc;msi=cosαi+tanφisinαi;mci=cosαi+tanφcsinαi。

式中符號意義同前。

2 砂樁軟基處理施工

2.1 施工放樣

施工中一項重要的工作就是進(jìn)行施工放樣，主要方法就是利用全站儀將路基兩面的縱向控制樁進(jìn)行測量放樣，接著再利用鋼尺以砂樁的布置圖為依據(jù)將砂樁的具體位置進(jìn)行一一的放出，與此同時，需要利用較小的木樁將每一個砂樁的具體位置進(jìn)行確定。施工放樣工作結(jié)束之后，就需要對砂樁的具體位置、數(shù)量以及布置砂樁的具體形式進(jìn)行核對，并且需要對砂樁位置的準(zhǔn)確性進(jìn)行保證。

2.2 樁機(jī)就位

在進(jìn)行樁機(jī)就位作業(yè)時，首先要做的就是對樁機(jī)的垂直度以及平整度進(jìn)行檢查，檢查的主要方法就是利用全站儀采用垂直以及水平兩個方向的方法對樁機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整和確定，這樣做的主要就是為了保證樁機(jī)為垂直度以及水平度能夠滿足規(guī)定要求。在進(jìn)行樁機(jī)檢查的過程中，必須保證樁位的準(zhǔn)確性，應(yīng)該將樁機(jī)位置的偏差控制在合理的范圍之內(nèi)。

2.3 樁管下沉

進(jìn)行樁管下沉的主要方法就是對樁錘電機(jī)進(jìn)行利用，首先將樁錘電機(jī)打開，然后對砂樁進(jìn)行樁錘，使得樁管發(fā)生下沉，接著在樁管下沉之后，并且采用合理的方法對樁管下沉的深度進(jìn)行合理的控制，這樣做的主要目的就是為了保證砂樁的長度符合設(shè)計要求的長度。在樁管發(fā)生下沉的過程中，要保證樁管沿著導(dǎo)向架進(jìn)行下沉，保證樁管與導(dǎo)向桿保持水平，在樁管下沉的過程中，如果發(fā)現(xiàn)壯觀發(fā)生偏斜，那么需要及時采用措施將樁管的位置扶正，并且將其偏差控制在合理的范圍內(nèi)。

2.4 灌砂

在樁管下沉作業(yè)結(jié)束之后，并且已將樁管的長度控制與設(shè)計長度一致之后，就可以開始進(jìn)行灌砂作業(yè)，在進(jìn)行灌砂作業(yè)時，需要對灌砂的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常來說，灌砂梁主要是設(shè)計灌砂梁的1.1～1.2。在灌砂的過程中，如果樁管中無法將一次性需要灌入的砂量進(jìn)行存貯，那么可以在振動擠密過程中補(bǔ)足。在進(jìn)行灌砂作業(yè)的同時，需要向樁管內(nèi)加入壓縮空氣或者是加入水，這樣做的主要作用就是便于啥向樁外排出。如果在排砂的過程中，發(fā)生堵塞或者是困難的現(xiàn)象，那么需要將加入的風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾印?/p>

2.5 拔管、樁管下沉

首先將樁管進(jìn)行提升，將提升的高度空載在90 cm左右，在進(jìn)行樁管提升的過程中，要保證樁尖自動打開，保證樁管中的砂料能夠順利的流入孔中。在進(jìn)行樁管降落的過程中，要根據(jù)相關(guān)規(guī)定的速度進(jìn)行降落，并且保證樁管振動擠壓的的時間控制在17 s左右。

2.6 沉樁過程中的振動擠密

在沉樁過程中的振動機(jī)密作業(yè)中，保證對樁管每次提升的高度控制在50 cm左右，具體擠壓的時間需要根據(jù)樁管下沉的難易進(jìn)行決定，接著按照上述方法對樁管進(jìn)行反復(fù)的提升和下沉，一直到利用灌砂將軟基進(jìn)行擠密。在完成一個砂樁的灌砂作業(yè)之后，就可以將樁管提升到地面上，然后再進(jìn)行下一個樁管的施工。

3 結(jié)語

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的不斷發(fā)展，在公路建設(shè)中遇到軟基的幾率也越來越大，因而也應(yīng)該更加重視軟基的處理，保證公路工程建設(shè)的質(zhì)量與安全。

［1］王乃坤.擠密砂樁施工方案在某高速公路建設(shè)中的應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2010，(9):56-57.

［2］黃清.擠密砂樁施工及其質(zhì)量控制的探討［J］.-黑龍江科技信息，2008，(14):90-91.

［3］張禧華.擠密砂樁技術(shù)在公路路基處理中的應(yīng)用［J］.科技信息，2010，(3):45-46.