簡(jiǎn)述公路施工中軟土地基處理

劉鴻鵠

(貴州省畢節(jié)公路管理局)

1 砂樁軟基處理設(shè)計(jì)

1.1 砂樁的作用

砂樁是為提高軟土低級(jí)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(dòng)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(lái)提高穩(wěn)定系數(shù)的，通常不考慮它對(duì)地基土的擠密作用。

1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

1.2.1 加固深度

(1)當(dāng)軟土層不厚時(shí)，應(yīng)穿透軟土層;

(2)當(dāng)軟土層較厚時(shí)，對(duì)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(shí)，對(duì)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(xiǎn)滑動(dòng)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)采用的樁徑一般為0.3～0.8 m，國(guó)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(duì)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(chǎng)試驗(yàn)確定，估算時(shí)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(duì)其進(jìn)行振搗和壓實(shí)。如果在施工中出現(xiàn)地面過軟，并且施工機(jī)械無(wú)法正常進(jìn)行施工時(shí)，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(jì)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(jì)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(shí)，應(yīng)考慮樁體對(duì)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(jì)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(duì)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(shí)

當(dāng)樁在平面上為正方形布置時(shí)

式中:D為樁的直徑;B為樁位布置正方形或三角形的邊長(zhǎng);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?shí)驗(yàn)工程的試驗(yàn)資料確定。無(wú)資料時(shí)，n可取2～5。當(dāng)樁底土質(zhì)好、樁間土質(zhì)差時(shí)取高值。cui為第i土條滑裂面以下時(shí)，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(shí)可取38°，當(dāng)樁料為沙卵石時(shí)取35°，當(dāng)樁料為砂時(shí)可取28°;α為土條底部滑裂面對(duì)水平面的夾角。

(2)若按公式［∑(si+Δsi)+∑(sj+pj)］/PT計(jì)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(shí)，上式中的 si、Δsi應(yīng)按下式計(jì)算

式中:Wci= γchciΔXi，其他符號(hào)意義同前。

(3)若按公式F=［∑ki+∑kj］/PT計(jì)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(shí)上式中的ki應(yīng)該按下式計(jì)算

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

式中符號(hào)意義同前。

2 砂樁軟基處理施工

2.1 施工放樣

施工中一項(xiàng)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(cè)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(shí)，需要利用較小的木樁將每一個(gè)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(duì)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(duì)，并且需要對(duì)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(shí)，首先要做的就是對(duì)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(gè)方向的方法對(duì)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(duì)樁錘電機(jī)進(jìn)行利用，首先將樁錘電機(jī)打開，然后對(duì)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(duì)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(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)度控制與設(shè)計(jì)長(zhǎng)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(shí)，需要對(duì)灌砂的數(shù)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通常來(lái)說，灌砂梁主要是設(shè)計(jì)灌砂梁的1.1～1.2。在灌砂的過程中，如果樁管中無(wú)法將一次性需要灌入的砂量進(jìn)行存貯，那么可以在振動(dòng)擠密過程中補(bǔ)足。在進(jìn)行灌砂作業(yè)的同時(shí)，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(dòng)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(dòng)擠壓的的時(shí)間控制在17 s左右。

2.6 沉樁過程中的振動(dòng)擠密

在沉樁過程中的振動(dòng)機(jī)密作業(yè)中，保證對(duì)樁管每次提升的高度控制在50 cm左右，具體擠壓的時(shí)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(duì)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(gè)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(gè)樁管的施工。

3 結(jié)語(yǔ)

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(lái)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.