公路工程軟基加固碎石樁施工技術(shù)的應(yīng)用

【摘要】由于軟土地基具有較大沉降量、地基承載力小、固結(jié)時間過長等特征，無法符合公路建設(shè)需求，為改善地基條件、提升地基承載力，確保工程質(zhì)量，需選取科學(xué)有效的措施。作為復(fù)合地基法的重要類型，碎石樁施工技術(shù)常常用于公路工程軟基加固中，其通過砂、碎石等材料進(jìn)行軟土置換，或利用樁振動、擠密等功能和沒有加固位置形成復(fù)合地基，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地基加固目的。由于碎石樁能有效提升地基承載力、降低沉降量，更具有加固時間短、施工便捷等優(yōu)勢，在工程軟基施工中得到了廣泛應(yīng)用。本文通過具體工程案例，對碎石樁的概況及公路工程軟基加固碎石樁施工工藝進(jìn)行了分析與探究。

【關(guān)鍵詞】公路工程；軟基加固；碎石樁；概況；施工工藝；試驗(yàn)段；粘性土質(zhì)

伴隨公路事業(yè)的快速發(fā)展，全國各地越來越多地開展軟土路基工程設(shè)計(jì)和施工工作，進(jìn)而增加了軟基加固施工的方式。公路工程對路基沉降具有較高要求，路基失穩(wěn)、過量沉降等都引發(fā)安全事故，為此，地基處理方法選擇是否合理對工程質(zhì)量、投資與進(jìn)度等都會造成直接的影響。碎石樁施工技術(shù)作為公路工程軟基加固的主要方式，其最早由德國凱勒公司設(shè)計(jì)的振動水沖法發(fā)展而來，為現(xiàn)代振動器雛形機(jī)具，主要功能為砂土地擠密。因填料為碎石，則被稱為碎石樁，繼而在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。該施工技術(shù)在公路工程軟基加固施工中的運(yùn)用，可全部提升工程質(zhì)量，具有良好的加固效果。

一、碎石樁概況

碎石是碎石樁的主要材料，在國外碎石樁與砂樁一般被叫做散體樁、粗顆粒土樁。其是指無粘結(jié)強(qiáng)度的樁，散體樁復(fù)合地基由碎石柱、砂樁等散體樁與樁間土構(gòu)成。碎石樁是指在松軟土地基中通過振動、沖擊或水沖等方式成孔后，再在土孔內(nèi)將碎石擠入，形成由碎石組成的大直徑密實(shí)樁體，進(jìn)而將軟土地基整體抗剪強(qiáng)度有效提升，并達(dá)到地基沉降減少的目的。

作為散體樁的主要構(gòu)成部分，根據(jù)其制樁工藝，可將其分為2類：振沖碎石樁與干法碎石樁。振沖碎石樁、濕法碎石樁主要由振動加水沖的制樁工藝制成；干法碎石樁則是指選取各類無水沖工藝制作而成。因軟土質(zhì)不同，其主要作用也有所區(qū)別，主要為擠密與置換，具體如下：

1、擠密沙土類

單粒結(jié)構(gòu)為疏松沙土的結(jié)構(gòu)類型，其具有較大孔隙及不穩(wěn)定的顆粒位置。在靜力與振動作用下，土粒可向穩(wěn)定位置移動，進(jìn)而減少孔隙，達(dá)到壓密的作業(yè)。在碎石樁擠密成樁過程中，樁套管應(yīng)向沙層擠入，此時該位置沙則向附近擠壓呈現(xiàn)出擠密效果。擠密碎石樁加固效果可分為4點(diǎn)：第一，確保松沙地基擠密到臨界孔隙比以下，避免沙土振動液化；第二，形成高強(qiáng)度擠密碎石樁，達(dá)到地基強(qiáng)度、承載力提升的目的；第三，加固后可對地基沉降量進(jìn)行大幅度降低；第四，擠密加固后，地成呈現(xiàn)出均勻狀態(tài)。

2、置換粘土性土質(zhì)

粘性土地基內(nèi)運(yùn)用碎石樁，可對碎石樁自身強(qiáng)度、排水效果充分利用，其作用如：（1）粘性土內(nèi)可形成大直徑密實(shí)碎石樁體，碎石樁和粘性土可形成復(fù)合地基，對上部荷載起到支承作業(yè)，進(jìn)而對地基承載力與穩(wěn)定性大大提升。（2）上部荷載可集中碎石樁應(yīng)力，降低粘性土應(yīng)力，進(jìn)而達(dá)到地基固結(jié)沉降量減少的目的。通過碎石樁對淤泥質(zhì)粘性土地基進(jìn)行處理，可有效降低20%到30%沉降量。（3）在粘性土地基內(nèi)碎石樁可形成排水通道，進(jìn)而加快固結(jié)速度。

二、工程實(shí)例

某公路工程其線路涉及地質(zhì)包括：粘質(zhì)黃土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂等。因具有較高地下水位，導(dǎo)致其地基較為松軟，且飽和細(xì)砂地震液化層，路基需通過填方方式施工，4米為路堤高度，耕地為地表形式，承載力與路基需求不符，進(jìn)而可選取碎石樁進(jìn)行地基加固。

通過測試計(jì)算，60到80Kpa為該工程天然地基承載力，因其具有較低地基承載力，1到1.5米為其地下水位埋設(shè)深度。為此，可選取0.8米樁徑碎石樁，2米為其間距。根據(jù)等邊三角形布設(shè)樁位，2側(cè)路堤坡腳外3米范圍為處理寬度，碎石樁樁長可將松軟地基打穿到卵石土層頂面，并將一層碎石墊層鋪設(shè)到碎石樁頂部。具體施工流程如圖1所示。

三、公路工程軟基加固碎石樁施工工藝

1、施工準(zhǔn)備

施工前需平整場地，按照地形圖確定場地平整標(biāo)高，按照寧填勿挖的原則實(shí)施整平作業(yè)。地表堅(jiān)硬物體需徹底挖除，以此確保機(jī)械設(shè)備順利下鉆。在場地內(nèi)需雋星運(yùn)輸?shù)缆贰⒌缆?邊排水盲溝、縱向排水溝等設(shè)置，并對清理、拆除范圍加以確定。施工前，需進(jìn)行現(xiàn)場成樁試驗(yàn)，一般試樁數(shù)量在5根以上，以此獲取實(shí)際技術(shù)參數(shù)，為工程建設(shè)提供保障。在完成各項(xiàng)施工準(zhǔn)備作業(yè)后，施工前可按照試樁結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)定由技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底。

2、碎石樁試驗(yàn)段施工

按照施工設(shè)計(jì)要求，碎石樁施工前需按照試驗(yàn)段施工，并對制樁時間、深度等進(jìn)行記錄，并對設(shè)計(jì)參數(shù)與施工控制相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確驗(yàn)證，確保技術(shù)參數(shù)選用的科學(xué)性、合理性，并將其作為碎石樁施工的控制指標(biāo)。按照現(xiàn)場試樁結(jié)論，獲取的施工技術(shù)參數(shù)，施工過程中必須重視其對附近結(jié)構(gòu)物的影響。

3、施工流程

（1）施工場地清理整平后，需對整平后的場地進(jìn)行標(biāo)高測量，以此對樁底、樁頂標(biāo)高加以控制；

（2）按遵循設(shè)計(jì)文件，施工前期，在施工現(xiàn)場可將路基中心線測出，相隔20米可設(shè)置一個樁，并遵循填筑層頂面標(biāo)高可進(jìn)行每層填筑邊線的放出。并進(jìn)行相應(yīng)標(biāo)識，如路線控制樁、護(hù)樁、水準(zhǔn)點(diǎn)等。同時照設(shè)計(jì)規(guī)定對樁位進(jìn)行布設(shè)、測量放樣，平面等邊三角形為選取的主要形狀，并做好編號施工；

（3）大面積施工前，需按照試樁結(jié)果獲取正確的技術(shù)參數(shù)，如15到20分鐘為每根樁成樁的時間，碎石投入量公式如下：

S=ApLK

其中，填碎石量由S表示；碎石樁截面積由Ap表示；碎石樁樁長由L表示；碎石樁充盈系數(shù)由K表示（K大于/等于1.15）。

（4）選取DZ40—60系列走管式振動沉樁機(jī)作為機(jī)械設(shè)備，樁機(jī)移動就位后，應(yīng)確保其垂直度。施工過程中在人工配合下電動沉管機(jī)可準(zhǔn)確找出樁位，人工閉合活瓣式樁尖后實(shí)施沉樁作業(yè)，在土層內(nèi)振動下沉樁管，確保其符合設(shè)計(jì)深度。

（5）樁管與設(shè)計(jì)深度相符后，人工與裝載機(jī)相配合進(jìn)行上料施工，根據(jù)試驗(yàn)段參數(shù)，將一定量的碎石料添加到樁管內(nèi)，整個上料過程應(yīng)避免斷樁、縮頸等問題的出現(xiàn)；

（6）為確保樁管下端碎石具有良好密實(shí)度，要求振動、拔管作業(yè)同時進(jìn)行，并確保拔管具有均勻的速度，同時在每分鐘1到1.5米之間有效控制其速度。

4、質(zhì)量控制

首先，利用現(xiàn)場成樁試驗(yàn)對施工工藝、施工控制措施加以確定，如出現(xiàn)問題，需向相關(guān)部門及時上報做出整改。在施工各項(xiàng)記錄工作檢查中，如部分樁與施工規(guī)定不符，需做好補(bǔ)救措施。在檢驗(yàn)復(fù)合地基施工質(zhì)量時，通常選取的試驗(yàn)方式為單樁荷載試驗(yàn)；并選取多樁復(fù)合地基大型荷載試驗(yàn)進(jìn)行加固效果檢驗(yàn)；選取重II型動力觸探法對碎石樁復(fù)合地基檢驗(yàn)，如100毫米為其貫入量，擊數(shù)則在5次以上，如表1所示。

表1 碎石樁密實(shí)度判別標(biāo)準(zhǔn)

其次，在制樁時，要求各段樁體必須與密實(shí)電流、填料量、留振時間等需求相符。制樁時應(yīng)把振動器從孔口提出加料，或同時進(jìn)行振搗與填筑作業(yè)。為確保施工質(zhì)量，需詳細(xì)觀測與記錄施工過程。隨時間變化樁管下沉情況、碎石預(yù)定灌入數(shù)量和實(shí)際數(shù)量、提升樁管與擠壓施工等都為觀測的內(nèi)容。按照樁管下沉?xí)r間曲線可對伴隨時間變化土層松軟度的實(shí)際情況進(jìn)行分析，并對碎石料投放數(shù)量加以確定。碎石樁樁頂施工過程中，因上覆壓力不斷降低，樁頂極易出現(xiàn)松散層，加載施工前期需做好挖除與壓實(shí)作業(yè)，并將復(fù)合地基的作用充分發(fā)揮出來。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，我國公路工程建設(shè)規(guī)模也隨之?dāng)U大。碎石樁施工作為公路工程軟土地基加固施工的重要技術(shù)之一，為確保工程建設(shè)整體質(zhì)量，施工企業(yè)必須嚴(yán)格遵循工程實(shí)際情況，規(guī)范施工工藝，選取科學(xué)有效的防護(hù)措施，延長工程使用壽命，提升行車安全性。

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作者簡介

翟光明，男，（1976-），河南駐馬店人，本科，研究方向：公路橋梁。