擠密樁在公路軟基處理中的應用

孫博杰

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

0 引言

軟基在公路建設中較為常見，由于其土層強度和壓縮模量較小，易導致地基承載力和沉降量難以滿足設計要求，需要對公路軟基采取相應的處理，結(jié)合軟基土層特點，選取經(jīng)濟合理的處理方案[1]。其中振動擠密砂樁處理方案具有施工便捷、成本較低等優(yōu)勢，針對松散砂土、粉質(zhì)黏土、粉土、雜填土和素填土等公路軟基，本文提出采取振動擠密砂樁處理方案。下文針對該處理方案，從理論和工程實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

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

（2）針對軟弱黏性土，由于土層透水性差，土層含水率較高，振動擠密砂樁對此類土層難以起到擠密效果，而是起到置換作用。通過置換作用，使砂樁與黏性土行成了復合地基，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]。

從目前國內(nèi)外實際工程經(jīng)驗證明，振動擠密砂樁對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，采取振動擠密砂樁處理是可行的。

2 工程實例

2.1 工程概況

某新建公路標段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，對路基的穩(wěn)定性帶來安全隱患，需要對該軟土層采取處理。根據(jù)地勘報告反饋，本公路標段地表水豐富，地下水位埋深較淺。場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)黏土層為本公路標段弱土層，采用振動擠密砂樁對其進行處理。

2.2 擠密樁處理方案

本標段軟基處理采用振動擠密砂樁方案，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。樁端進入硬土層（Ⅲ層砂質(zhì)黏性土層）約2m，總樁長約為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。另外在樁頂上鋪設厚度為300mm的墊層，墊層材料選用級配砂石，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）施工前應根據(jù)原土強度、設計樁長和樁體材料等條件合理選用振動機。同時在施工前須采取現(xiàn)場試驗，以確定振動時間、振密電流等相關(guān)施工參數(shù)。

（2）正式施工時，首先平整施工場地，按照設計要求的樁距對施工機具就位，使振動機對準樁位。本項目施工過程中應當確保振動器的平穩(wěn)性，避免鋼套管傾斜于地面，傾斜率應小于1.5%；同時還需控制好造孔速度，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，造孔速度宜為0.5～2.0m/min，直到滿足設計深度要求。同時本項目施工時嚴格按照樁距、樁長以及灌砂量等相關(guān)設計參數(shù)執(zhí)行，確保砂樁樁體材料的均勻性和完整性。在整個施工過程中應當記錄好相關(guān)施工參數(shù)，如水壓、電流和留振時間。造孔后應擴大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，然后開始對孔內(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高，同時記錄好各段深度的填料量和留振時間，便于對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)量問題。

擠密樁施工順序宜采取沿直線逐點逐行進行。所有樁體施工完成后，挖除頂部預留的松散土體。

（3）所有樁體施工竣工驗收時，需要對復合地基施工質(zhì)量和樁體施工質(zhì)量采取檢驗。本項目對復合地基承載力檢驗采用靜載荷試驗，試驗數(shù)量需滿足不少于3點和總樁數(shù)的1%的要求。樁體采用重型動力觸探試驗，樁間土采用靜力觸探試驗。

（4）針對場地中存在粗砂層時，由于滲透性較大，存在振動下沉困難可能性，可通過在振動器兩側(cè)增加水管，加大造孔水量，降低造孔水壓。針對軟弱地基做振動砂樁，采用跳打法，待打好的砂樁放置一定時間，軟土強度得到一定恢復后，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 樁體重型動力觸探試驗

樁體作為本處理方案的重要豎向排水通道，其對于軟基固結(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合地基承載力和土層強度，因此對樁體質(zhì)量采取檢測具有必要性[4]。本工程采用重型動力觸探試驗對樁體質(zhì)量進行檢測，通過重型動力觸探試驗錘擊數(shù)變化情況可判斷樁體的完整性及其均勻性。本項目樁體不同土層深度的標貫擊數(shù)變化曲線如圖2所示。

圖2 擠密樁樁體不同深度的標貫擊數(shù)試驗結(jié)果

從圖2變化曲線可以看出，本項目樁身動力觸探錘擊數(shù)較大，密實程度達到中密～密實；錘擊數(shù)隨著土層深度越大呈逐漸增大趨勢，表明砂樁的完整性和均勻性較好，施工質(zhì)量滿足設計要求，可提高處理后的土層強度和壓縮模量。

3.2 土層沉降量減少效果

本項目采取擠密樁進行軟基處理，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。本工程預先埋設了沉降監(jiān)測器，對處理后的公路路基進行沉降監(jiān)測。本項目軟基處理后的累計沉降量變化曲線如圖3所示。

從圖3累計沉降量變化曲線可看出，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，最終累計沉降量約為20mm時趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后的總沉降量少于30mm，滿足規(guī)范要求，進一步驗證本項目軟基采取擠密樁處理后，可有效減少沉降量。

圖3 軟基處理后的累計沉降量

4 結(jié)語

本文針對公路軟基特點，提出擠密樁處理方法，并分析了該處理方案的可行性。同時，結(jié)合實際工程案例，針對該公路某標段存在的素填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，采取振動擠密砂樁處理方案，嚴格按照設計和施工要求實施，總結(jié)了可行的施工技術(shù)。為驗證軟基處理效果，對樁體采取重型動力觸探試驗以及對路基采取沉降監(jiān)測，得出以下結(jié)論：

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

（2）從重型動力觸探試驗以及路基沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，對于素填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土類型的公路軟基，采取擠密樁處理方案可以對土層起到加固作用，從而有效減少軟基沉降，工程實例驗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、工期短和施工簡便的優(yōu)勢，處理公路軟基效果明顯。