孫博杰

（張家口通泰城鄉(xiāng)建設(shè)發(fā)展有限公司，河北 張家口 075000）

0 引言

軟基在公路建設(shè)中較為常見(jiàn)，由于其土層強(qiáng)度和壓縮模量較小，易導(dǎo)致地基承載力和沉降量難以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)公路軟基采取相應(yīng)的處理，結(jié)合軟基土層特點(diǎn)，選取經(jīng)濟(jì)合理的處理方案[1]。其中振動(dòng)擠密砂樁處理方案具有施工便捷、成本較低等優(yōu)勢(shì)，針對(duì)松散砂土、粉質(zhì)黏土、粉土、雜填土和素填土等公路軟基，本文提出采取振動(dòng)擠密砂樁處理方案。下文針對(duì)該處理方案，從理論和工程實(shí)踐角度分析其處理公路軟基的可行性。

1 擠密樁處理公路軟基可行性分析

振動(dòng)擠密砂樁對(duì)軟基處理主要是起到擠密和置換作用，主要取決于土質(zhì)條件。

（1）針對(duì)松散砂土和粉土，振動(dòng)擠密砂樁起到擠密效果。砂質(zhì)土在振動(dòng)和擠密作用下，土層的孔隙比將會(huì)減少，同時(shí)，樁間土和樁構(gòu)成了復(fù)合地基，從而提高了地基承載力；另外由于土層受到擠密，壓縮模量相應(yīng)提高，減少土層沉降量；并可消除砂土層液化問(wèn)題。

（2）針對(duì)軟弱黏性土，由于土層透水性差，土層含水率較高，振動(dòng)擠密砂樁對(duì)此類(lèi)土層難以起到擠密效果，而是起到置換作用。通過(guò)置換作用，使砂樁與黏性土行成了復(fù)合地基，砂樁體形成了有效排水通道，加快土層的排水固結(jié)速度，從而提高地基承載力和減少土層沉降量[2]。

從目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)證明，振動(dòng)擠密砂樁對(duì)于處理砂土或填土地基的擠密效果是比較顯著。因此從理論分析，針對(duì)松散砂土、粉質(zhì)黏土、粉土、雜填土和素填土等公路軟基，采取振動(dòng)擠密砂樁處理是可行的。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某新建公路標(biāo)段K1+230—K1+650段路基下存在約6～8m的軟土層，由于軟土層承載力以及壓縮模量較小，對(duì)路基的穩(wěn)定性帶來(lái)安全隱患，需要對(duì)該軟土層采取處理。根據(jù)地勘報(bào)告反饋，本公路標(biāo)段地表水豐富，地下水位埋深較淺。場(chǎng)地巖土層自上而下劃分為：Ⅱ?qū)尤斯ぬ钔翆?、?層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層、Ⅱ2層粉質(zhì)黏土層、Ⅲ層砂質(zhì)黏性土層、Ⅳ層全風(fēng)化混合巖層。其中①層人工填土層和Ⅱ1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層為本公路標(biāo)段弱土層，采用振動(dòng)擠密砂樁對(duì)其進(jìn)行處理。

2.2 擠密樁處理方案

本標(biāo)段軟基處理采用振動(dòng)擠密砂樁方案，擠密樁采用三角形布樁，樁直徑為Φ500mm，樁間距為1.2m，如圖1所示。樁端進(jìn)入硬土層（Ⅲ層砂質(zhì)黏性土層）約2m，總樁長(zhǎng)約為10m。樁體材料選用含泥量不大于5%的碎石、卵石等硬質(zhì)材料，而且材料粒徑宜為30～100mm。另外在樁頂上鋪設(shè)厚度為300mm的墊層，墊層材料選用級(jí)配砂石，最大粒徑不宜大于30mm。

圖1 擠密樁三角形布置（單位：mm）

2.3 擠密樁施工技術(shù)

（1）施工前應(yīng)根據(jù)原土強(qiáng)度、設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和樁體材料等條件合理選用振動(dòng)機(jī)。同時(shí)在施工前須采取現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以確定振動(dòng)時(shí)間、振密電流等相關(guān)施工參數(shù)。

（2）正式施工時(shí)，首先平整施工場(chǎng)地，按照設(shè)計(jì)要求的樁距對(duì)施工機(jī)具就位，使振動(dòng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位。本項(xiàng)目施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)確保振動(dòng)器的平穩(wěn)性，避免鋼套管傾斜于地面，傾斜率應(yīng)小于1.5%；同時(shí)還需控制好造孔速度，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，造孔速度宜為0.5～2.0m/min，直到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)深度要求。同時(shí)本項(xiàng)目施工時(shí)嚴(yán)格按照樁距、樁長(zhǎng)以及灌砂量等相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)執(zhí)行，確保砂樁樁體材料的均勻性和完整性。在整個(gè)施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)記錄好相關(guān)施工參數(shù)，如水壓、電流和留振時(shí)間。造孔后應(yīng)擴(kuò)大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，然后開(kāi)始對(duì)孔內(nèi)填料，制作樁體[3]。按照從下而上的順序逐段制作樁體直至孔口標(biāo)高，同時(shí)記錄好各段深度的填料量和留振時(shí)間，便于對(duì)比各段樁體施工合理性，如判斷是否斷樁夾泥、縮頸等施工質(zhì)量問(wèn)題。

擠密樁施工順序宜采取沿直線(xiàn)逐點(diǎn)逐行進(jìn)行。所有樁體施工完成后，挖除頂部預(yù)留的松散土體。

（3）所有樁體施工竣工驗(yàn)收時(shí)，需要對(duì)復(fù)合地基施工質(zhì)量和樁體施工質(zhì)量采取檢驗(yàn)。本項(xiàng)目對(duì)復(fù)合地基承載力檢驗(yàn)采用靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)量需滿(mǎn)足不少于3點(diǎn)和總樁數(shù)的1%的要求。樁體采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，樁間土采用靜力觸探試驗(yàn)。

（4）針對(duì)場(chǎng)地中存在粗砂層時(shí)，由于滲透性較大，存在振動(dòng)下沉困難可能性，可通過(guò)在振動(dòng)器兩側(cè)增加水管，加大造孔水量，降低造孔水壓。針對(duì)軟弱地基做振動(dòng)砂樁，采用跳打法，待打好的砂樁放置一定時(shí)間，軟土強(qiáng)度得到一定恢復(fù)后，再在已打砂樁中間打新砂樁，此跳打法有助于提高軟土約束力，起到加固作用。

3 軟基處理效果分析

3.1 樁體重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

樁體作為本處理方案的重要豎向排水通道，其對(duì)于軟基固結(jié)效果起著至關(guān)重要作用。另外，若樁體質(zhì)量檢測(cè)合格則可保障所需的單樁承載力，從而可以確保得到所需的復(fù)合地基承載力和土層強(qiáng)度，因此對(duì)樁體質(zhì)量采取檢測(cè)具有必要性[4]。本工程采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)對(duì)樁體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)變化情況可判斷樁體的完整性及其均勻性。本項(xiàng)目樁體不同土層深度的標(biāo)貫擊數(shù)變化曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2 擠密樁樁體不同深度的標(biāo)貫擊數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

從圖2變化曲線(xiàn)可以看出，本項(xiàng)目樁身動(dòng)力觸探錘擊數(shù)較大，密實(shí)程度達(dá)到中密～密實(shí)；錘擊數(shù)隨著土層深度越大呈逐漸增大趨勢(shì)，表明砂樁的完整性和均勻性較好，施工質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可提高處理后的土層強(qiáng)度和壓縮模量。

3.2 土層沉降量減少效果

本項(xiàng)目采取擠密樁進(jìn)行軟基處理，主要目的是使軟土得到加固，提高土層壓縮模量，從而減少軟基沉降量。本工程預(yù)先埋設(shè)了沉降監(jiān)測(cè)器，對(duì)處理后的公路路基進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。本項(xiàng)目軟基處理后的累計(jì)沉降量變化曲線(xiàn)如圖3所示。

從圖3累計(jì)沉降量變化曲線(xiàn)可看出，公路路基施工完后，沉降速度逐漸趨于穩(wěn)定；月平均沉降量約1.7mm，最終累計(jì)沉降量約為20mm時(shí)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后的總沉降量少于30mm，滿(mǎn)足規(guī)范要求，進(jìn)一步驗(yàn)證本項(xiàng)目軟基采取擠密樁處理后，可有效減少沉降量。

圖3 軟基處理后的累計(jì)沉降量

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)公路軟基特點(diǎn)，提出擠密樁處理方法，并分析了該處理方案的可行性。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際工程案例，針對(duì)該公路某標(biāo)段存在的素填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，采取振動(dòng)擠密砂樁處理方案，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工要求實(shí)施，總結(jié)了可行的施工技術(shù)。為驗(yàn)證軟基處理效果，對(duì)樁體采取重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)以及對(duì)路基采取沉降監(jiān)測(cè)，得出以下結(jié)論：

（1）嚴(yán)格控制樁體施工質(zhì)量，保障砂樁體完整性和均勻性，同時(shí)可使土層強(qiáng)度和壓縮模量得到提高。

（2）從重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)以及路基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于素填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土類(lèi)型的公路軟基，采取擠密樁處理方案可以對(duì)土層起到加固作用，從而有效減少軟基沉降，工程實(shí)例驗(yàn)證了擠密樁處理公路軟基的可行性。

（3）擠密樁處理方案具有成本低、工期短和施工簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，處理公路軟基效果明顯。