擠密砂樁在陸域軟弱地基施工中的應(yīng)用

王康宏

摘 要：砂樁施工主要用于建筑、水利等工程中的松散沙土、人工填土、軟性粘土、雜填土等，提高地基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，避免或減少沉降量。本文對(duì)?？诟坌潞８蹍^(qū)汽車客貨滾裝碼頭一期工程后方陸域軟弱地基的擠密砂樁加固處理施工進(jìn)行介紹，并根據(jù)相關(guān)檢測(cè)試驗(yàn)檢測(cè)擠密砂樁施工的效果。

關(guān)鍵詞：擠密砂石樁 標(biāo)貫試驗(yàn) 拔管 地基施工

1.擠密砂樁

擠密砂樁是在地基中沉入樁管，然后邊拔邊灌入砂，并振實(shí)，在地基中形成密實(shí)砂柱體。主要作用是擠密樁周圍的軟弱或松散土層，使其與砂樁共同組成復(fù)合地基，以提高軟基抗剪強(qiáng)度，減小沉降量，加固軟土地基的固結(jié)，提高地基的穩(wěn)定性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的樁基建設(shè)工程中多數(shù)施工均會(huì)采取擠密砂樁，在海岸陸域軟弱地基施工中應(yīng)用最為廣泛。

2.擠密砂樁在軟弱地基施工中的應(yīng)用與分析

本文的擠密砂樁施工主要是針對(duì)?？诟坌潞８蹍^(qū)汽車客貨滾裝碼頭一期工程，該工程的陸域總面積是33萬(wàn)㎡。在該工程的地質(zhì)勘查中可知，該陸域范圍為復(fù)雜的軟弱土層分布，有淤泥、混間砂層、粉細(xì)砂等，其厚度為3～8M左后，土層具有較高的壓縮性，只有通過(guò)地基的加固處理，才能滿足后續(xù)的建設(shè)需求。根據(jù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)要求和地基處理方案，要將地基處理劃分4個(gè)區(qū)域，分別是A、B、C、D區(qū)，需處理的地基總面積是30萬(wàn)㎡。C區(qū)采取擠密砂樁施工，其面積是2.5萬(wàn)㎡，通過(guò)計(jì)算，要設(shè)立39366根砂樁。

2.1擠密砂樁施工設(shè)計(jì)布置

根據(jù)有關(guān)地基處理范圍要求，擠密砂樁的加固范圍必須要比基礎(chǔ)寬度大，各邊放寬在1～3排樁以上，并且要大于等于0.5m，部分特殊工程要求要超過(guò)基礎(chǔ)寬度的1.2倍。為防止砂層液化，各邊的放寬量要大于等于處理深度0.5倍。經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，砂樁樁徑=0.5 m，樁距0.8 m。具體的施工平面圖、砂樁平面布置如圖1，圖2。

2.2擠密砂樁施工工藝（如圖3）

2.3擠密砂樁施工工藝控制

2.3.1前期技術(shù)準(zhǔn)備

首先要詳細(xì)閱讀工程地質(zhì)勘察報(bào)告，掌握本作業(yè)區(qū)的水文、地質(zhì)情況進(jìn)行。其次要認(rèn)真審閱施工圖紙，通過(guò)圖紙會(huì)審，掌握?qǐng)D紙和設(shè)計(jì)文件中的地基加固的要求。第三，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，做好擠密砂樁施工方案的編制工作，組織工程部技術(shù)人員、操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。第四，進(jìn)行測(cè)量放樣工作，包括交底、復(fù)測(cè)及檢查等工作流程。第五，需要通過(guò)典型施工后再進(jìn)行砂樁施工，以便確定砂樁的拔管速度、投料、電流值、砂含水量等施工參數(shù)。

2.3.2現(xiàn)場(chǎng)施工前的準(zhǔn)備工作

砂樁典型施前清理場(chǎng)地上的障礙物，進(jìn)行場(chǎng)地平整，將前期施工所用的中粗砂備足堆放好，一般要堆放在密砂樁施工區(qū)邊界線旁邊。布置好現(xiàn)場(chǎng)施工用電，根據(jù)用電需求，配置6×300 kW的發(fā)電機(jī)組，用于樁機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)照明等。

2.3.3施工步驟

①平整場(chǎng)地和測(cè)量放樣。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用裝載機(jī)進(jìn)行平整作業(yè)。接著對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣，儀器為GPS 測(cè)量?jī)x，將樁位用小竹簽標(biāo)記出來(lái)，并綁上紅繩，用于施工中的復(fù)核樁位。

②樁機(jī)就位與下沉樁管。對(duì)樁機(jī)的平整度、樁管垂直度進(jìn)行檢查，樁位水平偏差是否小于等于套管外徑的0.3 倍，套管垂直度偏差是否小于等于1.5%，否則為不合格。接著將樁靴尖對(duì)準(zhǔn)樁位，讓樁錘自重下沉樁管，當(dāng)下沉到 1～2 m時(shí)才啟動(dòng)振動(dòng)錘，這樣能避免或減少樁位偏差。

③加料。當(dāng)樁管插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高，即可以加料。

④邊振邊拔。邊振邊均勻緩慢拔出樁管，拔出的同時(shí)往樁管打開水泵灌水，加強(qiáng)砂樁的密實(shí)度，速度是1.0～2.0m/min，每0.5～1.0m就要留振20～30s，并反向插入土。提升與反插速度應(yīng)均勻，由深到淺的反插，確保足夠的樁長(zhǎng)和灌入砂量。沉管每提升 0.5～1.0m反插一次，直至樁管拔出地面。

⑤移樁。移動(dòng)樁機(jī)，至下一樁位同樣施工。

⑥回填。由于砂樁具備豎向排水功能，當(dāng)鋪完墊層后，施工區(qū)域會(huì)發(fā)生固結(jié)沉降。對(duì)于復(fù)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)需補(bǔ)填的，應(yīng)采用中、粗砂進(jìn)行分層碾壓補(bǔ)填。

⑦鋪設(shè)砂墊層。若施工現(xiàn)場(chǎng)在砂樁施工后出現(xiàn)隆起情況，應(yīng)推平場(chǎng)地再鋪設(shè)中、粗砂墊層。鋪設(shè)墊層應(yīng)清除雜物或者泥漿。

⑧在整個(gè)施工過(guò)程中，要要做好各步驟施工的檢查記錄，具體有每一樁段的砂料填充量、樁管的往復(fù)擠壓振動(dòng)次數(shù)與時(shí)間和升降幅度與速度，此外還要校核各工藝參數(shù)是否符合要求。

⑨檢測(cè)評(píng)定。在通過(guò)質(zhì)量檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求不相符的砂樁質(zhì)量問(wèn)題，必須補(bǔ)救措施，例如加樁等，在補(bǔ)救措施完后要再一次檢測(cè)評(píng)定，直到合格通過(guò)。

2.3.4施工質(zhì)量控制

①沉樁時(shí)樁管豎直度不夠，或受鄰樁振動(dòng)影響，容易引起已成樁傾斜。因此成樁時(shí)要經(jīng)常校正樁管豎直度，相鄰樁應(yīng)間隔跳躍施工，避免相互震動(dòng)影響。

②確保成樁的灌砂量滿足要求，若灌砂量不足，砂的含水率不佳，就會(huì)引起樁身密實(shí)度低，甚至出現(xiàn)地基疏松、下沉等現(xiàn)象。

③沉樁時(shí)遭遇局部硬土層或孤石，處理不當(dāng)也會(huì)造成樁長(zhǎng)不夠。最好的處理方法是即時(shí)停機(jī)，在樁位旁邊試打，確定硬土層范圍，以便確定變更樁位接著沉樁。

④投料不合理、反插次數(shù)和深度有誤都會(huì)引起樁縮徑，必須確保投料比例、反插深度和次數(shù)滿足要求。

3.擠密砂樁施工處理效果3.1外觀檢測(cè)

成樁7天后，進(jìn)行地基開挖檢測(cè)，開挖深度1m，主要檢查樁徑、樁距等外型尺寸是否符合設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)觀察其樁體成形情況、樁身是否圓順。

3.2抽芯檢測(cè)

在施工結(jié)束間隔1-2周內(nèi)進(jìn)行，采用N63.5標(biāo)準(zhǔn)貫入法檢測(cè)樁身及樁間土的擠密效果，以不小于設(shè)計(jì)要求的數(shù)值為合格。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)以樁數(shù)的1%控制，孔位隨意布置。

樁體標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N63.5≥18擊。

3.3標(biāo)貫試驗(yàn)

通常標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)捶擊數(shù)是判別砂土是否液化的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在擠密砂樁施工前后，試驗(yàn)段均進(jìn)行行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。將實(shí)際施工效果和前期數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證擠密砂樁施工是否對(duì)軟弱地基有所改善，是否提高了地基承載力。擠密砂樁施工前后標(biāo)貫結(jié)果如表1所示。

從表格中可以得出，地基處理前的平均標(biāo)貫擊數(shù)是13.2，其承載能力較差，容易發(fā)生砂土松脫、沉降現(xiàn)象。在擠密砂樁施工后，平均標(biāo)貫擊數(shù)是19.4，其擊數(shù)增幅達(dá)到47%，砂樁地基的承載能力得到有效提升。

4.結(jié)語(yǔ)

綜述，通過(guò)對(duì)軟土地基進(jìn)行了擠密砂樁的成樁施工和試驗(yàn)檢測(cè)，土層密實(shí)度有不同程度的改善，有效加固了地基承載力，降低了地基沉降的風(fēng)險(xiǎn)。

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