砂礫樁處理沼澤段軟土地基技術應用

劉長喜

摘 要：結合S321線火燒橋至額爾賓山項目，對砂礫樁施工過程及控制要點進行分析總結，得出采用砂礫樁擠密加固技術可確保公路路基順利通過沼澤段和淤泥段的結論，同時合理的施工技術可以有效縮短工期，提高公路投資效益，為公路施工提供更多選擇方案。

關鍵詞：砂礫樁；軟土地基；技術；應用

中圖分類號：U416.212 文獻標志碼：B

0 引 言

S321線火燒橋至額爾賓山公路工程項目軟土路基系天然形成，植被豐富，多為第四系沼澤沉積層。經地質鉆探，淤泥質沉積層深度多在8～16 m之間，屬不良地質路段。對于此類地質，從技術及經濟角度分析大多不采用換填及強夯處理。通過方案比選及處置效果，最終設計采用了砂礫樁施工處理方案。砂礫樁施工的加固原理是：依靠沉樁過程中對周圍土層的擠密作用，提高軟土地基的承載力[12]。該技術對地基的適應性較強，用于軟弱地基加固時，通過增加地基強度、加快地基固結、減少結構物沉降、提高地基的抗液化能力，從而顯著地提高軟弱地基的承載力，有利于后續(xù)工序的快速推進，對周圍環(huán)境的影響程度小，符合項目的環(huán)保要求。因此，采用砂礫樁擠密加固技術可為公路路基順利通過沼澤段及淤泥段等軟土地基提供可靠保證。

1 工程概況

新疆維吾爾自治區(qū)S321路線沿額爾賓山平緩處布置，北高南低，11～17 km處為淺層換填及砂礫樁處理段，其余段落為老路換填段。砂礫樁處理段全長為304 km，設計方案為：先整平地面，清除表層草甸等雜物，再鋪設砂礫墊層，然后進行擠密成樁。砂礫樁按三角形布置，間距為1.1 m，樁體穿過軟弱土層。處理范圍大于基礎寬度，設置于排水溝外側，并在基底外緣擴大一排設置。施工采用振動沉管方案，施工順序為：從外圍向中間隔排施工；在既有路基旁施工時，從距已處理既有地基的05 m處向背離路基方向進行施工。

2 施工前準備工作

（1） 根據(jù)實際編制實施性施工方案，力求考慮周到、措施得力、便于操作，并上報監(jiān)理工程師批復。

（2） 拆除障礙物，平整場地，在施工作業(yè)面兩側采用人工或機械挖出深度為30 cm的土質排水溝，并在作業(yè)面標高的最低處與路線方向垂直放置混凝土管。合理劃分每段的施工長度（根據(jù)現(xiàn)場施工速度確定），然后采用先鋪筑40 cm砂礫墊層工作面再打砂樁的遞推法進行施工，并從施工段起、終點兩側向內推進。打樁施工完畢后，在樁頂設置橫向排水措施。

（3） 根據(jù)設計要求，布設樁位、樁間距，安排樁的分布形式。

（4） 機械設備的選擇。根據(jù)地段的基礎、砂礫樁樁徑及樁長情況，選擇合適的機械設備。本項目選用DJ60型打樁機，滿足設計打樁深度及功率要求。具體施工機械設備見表1。

3 工藝性試樁及確定控制參數(shù)

實際施工之前應進行成樁試驗，以便根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定各項技術參數(shù)，如成樁時間、壓放砂石量及工藝流程確定等，確保大面積施工質量。

有針對性地選擇試樁位置，既要考慮軟土厚度，又要顧及地質特點，所選位置必須具有代表性，樁位數(shù)量不少于5個。

試樁時施工方、監(jiān)理方均應在場，做好詳盡的現(xiàn)場記錄。成樁30 d后進行單樁承載力、單樁復合地基承載力試驗及樁身密實度檢測，檢測時采用重Ⅱ型動力觸探法。分析單樁承載力與灌入量為30 cm時錘擊數(shù)的關系，試樁完成后必須提交試樁報告，重點闡述樁身密實度、樁長及荷載試驗情況（含荷載沉降曲線，沉降時間曲線），總結評價施工工藝、施工質量以及加固效果。

4 砂礫樁施工工藝

（1） 樁機就位。根據(jù)門架振動擠壓砂礫樁機走向鋼軌標出的樁位標記，移動樁機，使樁機對準打樁線；啟動0.5 t卷揚機，按照下橫梁上標出的樁位標記移動導向架，使樁管（尖）對準打樁點，并將卷揚機離合器剎緊；松動1 t卷揚機離合器，使樁尖接觸樁位點。

（2） 啟動樁錘電機，使樁錘振動，樁管沿樁位下沉，樁管必須下沉到設計深度。

（3） 灌砂石。根據(jù)樁深，按規(guī)定的灌砂石量將砂石裝入樁管內；如果樁管一次容納不了應灌入的全部砂料，待樁管提升振動擠實一段時間以后，再將剩余的砂石料補充裝入。

（4） 沉樁過程中的振動擠實。第一次把樁管提升80～100 cm，提升時樁尖自動打開，樁管內的砂石料流出。

（5） 降落樁管，振動擠壓15～20 s。注意觀察料斗中砂石料的變化，如果砂石料沒有減少，說明樁尖沒有打開，需要繼續(xù)提升樁管，直到樁尖打開為止。

（6） 每次提升樁管50 cm，擠壓時間以樁管難以下沉時為宜。按上述辦法經多次往復升降壓拔樁管，灌砂擠密地基。

（7） 完成樁灌砂石量后，將樁管提升至地面，再移到下一根樁位。施工操作程序見圖1。

通過研究設計標準及試樁總結報告，在處理類似軟土地基時，所用砂石料的含泥量不得大于5%，最大粒徑不宜大于50 mm[3]。確保成樁的密實度和骨架結構符合設計要求。樁管應沿導向架下沉，并始終同導向架保持平行，如發(fā)生樁管偏斜須及時糾正，確保樁管垂直下沉。盡可能采取接近梅花型的插打法，施工推進順序為：先打第一排的各樁，接著向前推進，隔一排打第三排的各樁，然后再退回打第二排各樁，以此類推，避免對成樁的二次擾動。做好交接班工作，對于樁機工作狀態(tài)、電機運轉情況、樁錘工作狀態(tài)、卷揚機系統(tǒng)工作情況、打樁深度、完成數(shù)量及施打樁位均應詳細記錄和認真交接。

6 質量控制及檢查驗收

6.1 質量控制

在施工中，應重點控制樁管的下沉時間，擠壓時間和灌砂量。當砂礫樁間距為11 m時，每1 m樁身的下沉時間不少于110 s，每根樁下沉所需時間應按樁身長度計算。振孔器留振時間一般控制在10～20 s，沉管每升1 m，懸振30 s，反插5次。拔管速度以1.5～3.0 m·mim-1為宜，倒入沉管內的砂礫高度不小于抽拔高度的3倍。加固密度采用邊拔管邊振動，留振和反插相結合的方法。在距地面1～2 m處，由于側向約束薄弱，不利于成樁，應先采用超載投砂法，再通過振擠以提高粒料的密實度。充盈率一般控制在1.5左右。endprint

（2）式中：μS為樁間土應力折減系數(shù)；n為樁土應力比（一般經工程試驗確定；無資料時，n取2～5，當樁底土質好、樁間土質差時取高值，否則取低值）；S為粒料樁樁長深度內原地基的沉降。

6.2 質量檢查

（1） 檢查設備及方法。檢查設備采用輕型動力觸探儀，這種儀器輕便靈活，操作簡單，可沿深度連續(xù)測定，其測定結果與飽和砂土干密度之間的關系密切，誤差小、相關性好，可根據(jù)N10得出地層的干密度。觸探儀探頭規(guī)格為：直徑40 mm，圓錐角60°，截面積125 cm2。檢查方法：在選定的檢查位置連續(xù)錘擊貫入，記錄貫入10 cm的錘擊次數(shù)（落錘量10 kg，落距50 cm）。

（2） 檢查時間。因為打樁完成1 d后，孔隙水壓力基本消散，故質量檢查可在1 d后進行。

（3） 檢查位置。應選在3根樁組成的等邊三角形中心。

（4） 檢查數(shù)量。在每臺樁機打完樁的地段，隔30 m劃分1個檢查地段，并將此段沿線路縱向等分分成四區(qū)，在第一、三或二、四區(qū)各抽查1處，檢查不合格時，則須在未檢查的兩區(qū)各抽查1處，以便評定施工質量和確定處理方法。

6.3 質量評定

（1） 施工時，應以設計深度為依據(jù)，以樁管實際下沉深度和下沉時間的長短來判定樁深是否達到要求深度。

（2） 打樁后，判定樁深范圍內地層密度是否達到設計密度的標準為：自原地表測量，設計樁深在1.5 m以內時，設計樁深范圍內的地層密度不應小于1.70 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不少于10次；設計深度在1.5 m以下時，設計樁深范圍的地層密度不應小于1.68 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不應少于9次。對于粉細砂地層，沿深度連續(xù)有3個及以上錐探值不合要求時，即為不合格。

（3） 根據(jù)質量檢查結果，評定施工質量的好壞。質量不合格者應分具體情況，對部分或成段進行補樁。具體評定標準參照表2[5]。

7 結 語

通過嚴格的質量控制，并進行成樁檢測，各項控制指標滿足設計要求，達到了預期處理特殊路基的技術要求。在施工過程中，杜絕了趕工期和不按規(guī)定時間成樁的現(xiàn)象。嚴格按照施工控制流程和設計要求（必須達到持力層）進行深度控制，穩(wěn)定路基持力層，使得路基穩(wěn)定性滿足承載力要求。

參考文獻：

[1] 劉松玉，易耀林，杜延年，等.變徑攪拌樁處理成層軟弱地基的現(xiàn)場試驗[J].中國公路學報，2012，25（2）：18.

[2] 崔新壯.交通載荷作用下低路堤軟粘土地基累積沉降規(guī)律分析[J].中國公路學報，2009，22（4）：18.

[3] JTG F10—2006，公路路基施工技術規(guī)范[S].

[4] JTG D30—2004，公路路基設計規(guī)范[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].

[責任編輯：袁寶燕]endprint

（2）式中：μS為樁間土應力折減系數(shù)；n為樁土應力比（一般經工程試驗確定；無資料時，n取2～5，當樁底土質好、樁間土質差時取高值，否則取低值）；S為粒料樁樁長深度內原地基的沉降。

6.2 質量檢查

（1） 檢查設備及方法。檢查設備采用輕型動力觸探儀，這種儀器輕便靈活，操作簡單，可沿深度連續(xù)測定，其測定結果與飽和砂土干密度之間的關系密切，誤差小、相關性好，可根據(jù)N10得出地層的干密度。觸探儀探頭規(guī)格為：直徑40 mm，圓錐角60°，截面積125 cm2。檢查方法：在選定的檢查位置連續(xù)錘擊貫入，記錄貫入10 cm的錘擊次數(shù)（落錘量10 kg，落距50 cm）。

（2） 檢查時間。因為打樁完成1 d后，孔隙水壓力基本消散，故質量檢查可在1 d后進行。

（3） 檢查位置。應選在3根樁組成的等邊三角形中心。

（4） 檢查數(shù)量。在每臺樁機打完樁的地段，隔30 m劃分1個檢查地段，并將此段沿線路縱向等分分成四區(qū)，在第一、三或二、四區(qū)各抽查1處，檢查不合格時，則須在未檢查的兩區(qū)各抽查1處，以便評定施工質量和確定處理方法。

6.3 質量評定

（1） 施工時，應以設計深度為依據(jù)，以樁管實際下沉深度和下沉時間的長短來判定樁深是否達到要求深度。

（2） 打樁后，判定樁深范圍內地層密度是否達到設計密度的標準為：自原地表測量，設計樁深在1.5 m以內時，設計樁深范圍內的地層密度不應小于1.70 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不少于10次；設計深度在1.5 m以下時，設計樁深范圍的地層密度不應小于1.68 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不應少于9次。對于粉細砂地層，沿深度連續(xù)有3個及以上錐探值不合要求時，即為不合格。

（3） 根據(jù)質量檢查結果，評定施工質量的好壞。質量不合格者應分具體情況，對部分或成段進行補樁。具體評定標準參照表2[5]。

7 結 語

通過嚴格的質量控制，并進行成樁檢測，各項控制指標滿足設計要求，達到了預期處理特殊路基的技術要求。在施工過程中，杜絕了趕工期和不按規(guī)定時間成樁的現(xiàn)象。嚴格按照施工控制流程和設計要求（必須達到持力層）進行深度控制，穩(wěn)定路基持力層，使得路基穩(wěn)定性滿足承載力要求。

參考文獻：

[1] 劉松玉，易耀林，杜延年，等.變徑攪拌樁處理成層軟弱地基的現(xiàn)場試驗[J].中國公路學報，2012，25（2）：18.

[2] 崔新壯.交通載荷作用下低路堤軟粘土地基累積沉降規(guī)律分析[J].中國公路學報，2009，22（4）：18.

[3] JTG F10—2006，公路路基施工技術規(guī)范[S].

[4] JTG D30—2004，公路路基設計規(guī)范[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].

[責任編輯：袁寶燕]endprint

（2）式中：μS為樁間土應力折減系數(shù)；n為樁土應力比（一般經工程試驗確定；無資料時，n取2～5，當樁底土質好、樁間土質差時取高值，否則取低值）；S為粒料樁樁長深度內原地基的沉降。

6.2 質量檢查

（1） 檢查設備及方法。檢查設備采用輕型動力觸探儀，這種儀器輕便靈活，操作簡單，可沿深度連續(xù)測定，其測定結果與飽和砂土干密度之間的關系密切，誤差小、相關性好，可根據(jù)N10得出地層的干密度。觸探儀探頭規(guī)格為：直徑40 mm，圓錐角60°，截面積125 cm2。檢查方法：在選定的檢查位置連續(xù)錘擊貫入，記錄貫入10 cm的錘擊次數(shù)（落錘量10 kg，落距50 cm）。

（2） 檢查時間。因為打樁完成1 d后，孔隙水壓力基本消散，故質量檢查可在1 d后進行。

（3） 檢查位置。應選在3根樁組成的等邊三角形中心。

（4） 檢查數(shù)量。在每臺樁機打完樁的地段，隔30 m劃分1個檢查地段，并將此段沿線路縱向等分分成四區(qū)，在第一、三或二、四區(qū)各抽查1處，檢查不合格時，則須在未檢查的兩區(qū)各抽查1處，以便評定施工質量和確定處理方法。

6.3 質量評定

（1） 施工時，應以設計深度為依據(jù)，以樁管實際下沉深度和下沉時間的長短來判定樁深是否達到要求深度。

（2） 打樁后，判定樁深范圍內地層密度是否達到設計密度的標準為：自原地表測量，設計樁深在1.5 m以內時，設計樁深范圍內的地層密度不應小于1.70 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不少于10次；設計深度在1.5 m以下時，設計樁深范圍的地層密度不應小于1.68 g·cm-3，相應錐探錘擊次數(shù)不應少于9次。對于粉細砂地層，沿深度連續(xù)有3個及以上錐探值不合要求時，即為不合格。

（3） 根據(jù)質量檢查結果，評定施工質量的好壞。質量不合格者應分具體情況，對部分或成段進行補樁。具體評定標準參照表2[5]。

7 結 語

通過嚴格的質量控制，并進行成樁檢測，各項控制指標滿足設計要求，達到了預期處理特殊路基的技術要求。在施工過程中，杜絕了趕工期和不按規(guī)定時間成樁的現(xiàn)象。嚴格按照施工控制流程和設計要求（必須達到持力層）進行深度控制，穩(wěn)定路基持力層，使得路基穩(wěn)定性滿足承載力要求。

參考文獻：

[1] 劉松玉，易耀林，杜延年，等.變徑攪拌樁處理成層軟弱地基的現(xiàn)場試驗[J].中國公路學報，2012，25（2）：18.

[2] 崔新壯.交通載荷作用下低路堤軟粘土地基累積沉降規(guī)律分析[J].中國公路學報，2009，22（4）：18.

[3] JTG F10—2006，公路路基施工技術規(guī)范[S].

[4] JTG D30—2004，公路路基設計規(guī)范[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準[S].

[責任編輯：袁寶燕]endprint