李希杰

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團有限公司，河北 石家莊 050021）

礫石樁指的是通過水沖、振動與沖擊使軟弱地基成孔，然后把碎石或砂等材料擠壓到孔內(nèi)，以此形成一個直徑較大的由砂石或碎石構(gòu)成的完整樁體。在礫石樁成型以后可以起到加筋、擠密、置換、排水等作用；在不均勻地基中采用礫石樁進行處理后能變成均勻地基，滿足施工提出的要求；另外，在礫石樁成型以后會使地基排水條件發(fā)生很大變化，提供很大的排水通道，為地基土中水的排出創(chuàng)造良好條件，還能提高抗腐蝕能力，避免排水通道被結(jié)晶鹽等物質(zhì)堵塞。采用沉管的方法進行礫石樁施工對場地地質(zhì)條件基本沒有要求，而且公路所在地區(qū)的石料儲備豐富，能實現(xiàn)就地取材，成本相對較低，十分適合在鹽漬化軟土情況中使用。

1 工程概況

某公路所在場地地下水埋深相對較淺，且地表排水情況較差，分布有大量鹽漬土，經(jīng)測試，其鹽漬化程度可以達到過鹽漬土，土體的天然含水量在27.4%～39.8%范圍內(nèi)，液限在28.1～39.1范圍內(nèi)，孔隙比在0.74～1.07范圍內(nèi)，壓縮系數(shù)在0.24～0.43范圍內(nèi)，上述指標都十分接近軟土標準，加之鹽漬化程度超過弱鹽漬土，故屬于典型的鹽漬化軟土。對于該類土，不僅壓縮性較強，而且有很高的鹽漬化程度，主要含有硫酸鹽和亞氯鹽。在這種特殊條件下進行施工，容易產(chǎn)生很多病害，包括路基翻漿、不均勻沉陷和路面破壞，對公路正常使用有很大影響，應(yīng)做好加固治理。

對于鹽漬化路基，可采用以下幾種方法處理：a）提高路基；b）設(shè)置隔斷層；c）強夯處理；d）浸水預(yù)溶與強夯處理相結(jié)合；e）采用半剛性基層；f）擠密樁加固；g）二灰穩(wěn)定法；h）換填處理；i）化學處置。在選擇具體處治方案的過程中，應(yīng)充分考慮軟土性質(zhì)及易溶鹽的危害。該公路K382+400—K382+700段分布有沉積厚度可以達到5～7 m的鹽漬化軟土，應(yīng)對其進行深層處治，通過對多方案的綜合對比，決定采用礫石樁對本工程鹽漬化段進行深層處理。

2 施工材料與設(shè)備要求

2.1 施工材料要求

加固材料以砂礫石為主，其粒徑控制在5～50 mm范圍內(nèi)，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過10%，應(yīng)注意已經(jīng)風化的石料不可在施工中使用[1]。

2.2 施工設(shè)備要求

該工程礫石樁施工主要使用振動沉管的方法進行，沉管設(shè)置為振動機、料斗、打樁機，在打樁機中，套管內(nèi)徑為385～450 mm，使樁身直徑達到500 mm以上。在振動沉管過程中，振動頭的頻率按照24.5 Hz控制，而電壓應(yīng)穩(wěn)定在360～400 V范圍內(nèi)。對于激振力，應(yīng)控制在100～150 kN范圍內(nèi)，對于振孔器的電流控制在80 A。振動沉樁錘作為施工主要設(shè)備類型，其主要技術(shù)參數(shù)包括：a）電動機功率為45 kW；b）激振頻率為1 030 r/min；c）電機轉(zhuǎn)速為980 r/min；d）激振力為288 kN；e）錘重為4 500 kg；f）容許加樁力為175 kN；g）工作電流為100 A；h）電壓為380 V；i）樁頭形式采用活頁式平底樁頭。除振動沉樁錘，還需使用到以下幾種機械設(shè)備：自立式樁架，主要由行走機構(gòu)、平臺、支撐、動力機構(gòu)、電器與附屬起落架幾個部分構(gòu)成，依靠自身動力即可完成吊錘、行走、回轉(zhuǎn)、起落、傾斜度調(diào)整，在多樁位施工中經(jīng)常使用；灌砂樁管，由無縫鋼管通過焊接而成，在管的下端設(shè)置圓錐形的樁尖，主要技術(shù)參數(shù)包括：外徑500 mm、內(nèi)徑472 mm、樁管長7 m、樁尖長0.7 m、進料口長0.65 m、樁管容積1.22 m3；輔助設(shè)備包括裝載機，型號為ZL-40，規(guī)格2 m3，數(shù)量為1臺；自卸汽車1臺；變壓器，型號為SJ-320，規(guī)格為320 kV·A，數(shù)量為1臺；千斤頂，型號為LQ-30，頂力為30 t，數(shù)量為3臺；起重機，型號為QL3-16，規(guī)格為16 t，數(shù)量為1臺[2]。

3 施工工藝流程

礫石樁的施工工藝流程為：a）清除場地范圍內(nèi)的表土并鋪設(shè)厚度達到30 cm以上的砂礫；b）組織吊機進場；c）使振孔器到指定位置；d）開啟振動器開始擠土成孔；e）將振孔器提起，并向孔內(nèi)倒入礫石；f）振搗；g）再次將振孔器提起，并向孔內(nèi)倒入礫石；h）二次振搗；i）制樁直到孔口處；j）移動到下一個點進行施工[3]。

4 操作方法與要點

a）借助振動沉樁錘以1～2 m/min的速度把樁管打入到地基當中，直到設(shè)計要求的深度，然后振動0.5 min的時間，通過振動將樁管拔出5 cm。通過這樣的處理，能使樁尖開口，起到減小起拔過程中所受摩阻力的作用。

b）向沉入到位的樁管中倒入之前準備好的礫石料，使礫石料高度達到實際抽拔高度的2～3倍。

c）采用振孔器進行留振時，應(yīng)持續(xù)10～20 s的時間，同時每向上提升1 m的高度，都要懸振30 s的時間，并反插5次。

d）在拔管時，速度按照1.5～3.0 m/min嚴格控制。

e）在拔管的同時做好振動，將留振與反插充分結(jié)合到一起。在與地面相距1～2 m的地方，因側(cè)向約束力相對較小，所以不容易成樁，對此，在這一深度部位，可采用超載投砂的方法，并通過振擠來保證粒料密實度[4]。

f）繼續(xù)在振動的同時向上拔樁，直到地面。

g）對樁架進行移位，開始對下一個孔位進行施工。

5 質(zhì)量保證與控制

在實際施工過程中，應(yīng)采取以下措施保證施工質(zhì)量：

a）在樁管起拔過程中，速度不能太快，具體的起拔速度可通過試驗確定，一般情況下按照1.5～3.0 m/min嚴格控制。

b）對每段樁的礫石灌注量進行嚴格控制，通常按照樁孔體積，結(jié)合礫石處于中密狀態(tài)下的干密度通過計算確定，實際灌注量應(yīng)達到計算結(jié)果95%以上。

c）每段樁的實際起拔高度與留振的時間都應(yīng)通過現(xiàn)場試驗來確定。

d）在軟黏土條件下進行施工時，要在樁管進入到土體當中之前先向樁管當中灌入一定量的礫石，將礫石打入至設(shè)計要求的深度后，連續(xù)振打2～3次，這樣能有效保證成孔質(zhì)量，為之后的施工奠定良好基礎(chǔ)[5]。

6 質(zhì)量檢驗

a）對礫石樁進行質(zhì)量檢驗的內(nèi)容、標準：

（a）樁身垂直度，采用觀測樁架與樁管實際垂直度的方法來檢驗，要求不超過樁長的1.5%。

（b）樁點位置，采用對兩個方向上的最大值進行檢查的方法來檢驗，要求偏差不超過±15 cm。

（c）灌砂石量，采用對施工記錄曲線進行檢查的方法來檢驗，要求不小于單位長度的要求值。

（d）樁身強度，采用重型動力觸探儀進行檢驗，樁體密實度達到10 cm、貫入的錘擊數(shù)不小于5擊的要求，場地范圍內(nèi)的礫石樁大部分處在中等密實狀態(tài)，承載力保持在300～450 kPa范圍內(nèi)。

（e）樁身，采用對施工記錄曲線進行檢查的方法檢驗，不得小于設(shè)計要求的值。

（f）樁徑，采用尺量的方法進行檢查檢驗，不得小于設(shè)計要求的值[6]。

b）完成對礫石樁的施工后，應(yīng)對加固效果進行全面檢查，具體內(nèi)容包括：

（a）靜力觸探檢測 根據(jù)檢測結(jié)果可知，因施工振動會使土體產(chǎn)生液化，孔隙水還沒有完全消散，工后10 d礫石樁之間的土體在擠密與振動作用下導(dǎo)致孔隙水壓提高，強度只有原地基80%左右；工后20 d伴隨孔隙水壓不斷消散，以及固結(jié)程度不斷提高，礫石樁之間土體的強度可以恢復(fù)到原始狀態(tài)，局部點位承載力更是提高了10%～20%。

（b）載荷試驗 對礫石樁與樁周土都進行載荷試驗，以此確定樁體及樁周土的實際承載力，然后通過計算確定復(fù)合地基整體的承載力。通過對相關(guān)試驗結(jié)果的統(tǒng)計可知，復(fù)合地基整體承載力達到170 kPa以上，相較于處理之前提高了近70%，加固效果十分顯著。

7 結(jié)語

綜上所述，鹽漬化軟土不僅壓縮性較強，而且還有很高的鹽漬化程度，若作為公路工程的路基，則會產(chǎn)生諸多病害，如路基翻漿、沉陷與路面破壞，針對這種實際情況，可采用礫石樁的方法進行加固處理。該方法將砂礫石作為主要加固材料，其粒徑控制在5～50 mm范圍內(nèi)，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過10%。另外，風化后的石料不可在施工中使用，以免對地基土正常排水固結(jié)造成影響，并應(yīng)提高抗腐蝕能力，避免排水通道被堵塞。施工主要采用振動沉管的方法，在向上起拔樁管的過程中，注意速度不能太快，并對各段實際灌料量進行嚴格控制。經(jīng)試驗可知，該工程鹽漬化軟基礫石樁處理技術(shù)合理可行，加固效果顯著，值得類似工程參考借鑒。