關(guān)于公路軟基處理中振動(dòng)擠密砂樁的有效運(yùn)用分析

俞鴻憲

摘 要：公路軟基處理的方式較多，適用范圍也有所差異，工程師仔細(xì)分析工程特點(diǎn)，并選擇合適的方式處理公路軟基，保障路基的牢固性，是當(dāng)前路橋建設(shè)過(guò)程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。本文簡(jiǎn)要分析振動(dòng)擠密砂樁這一處理技術(shù)的有關(guān)概念以及施工原理，且以具體實(shí)例分析振動(dòng)擠密砂樁的實(shí)際操作流程，且對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試。

關(guān)鍵詞：公路軟基處理；振動(dòng)擠密砂樁；有效運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0093-02

1 前言

振動(dòng)擠密砂樁處理的主要目的是將砂壓入地基中，以此保障地基的密實(shí)度，提高其牢固性，避免地基沉陷，由于其加固技術(shù)的效果較為顯著，這一處理技術(shù)在公路軟基施工中得到了推廣使用。有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在具備一定工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，仔細(xì)研究軟基土質(zhì)的種類(lèi)，明確振動(dòng)擠密砂樁施工的主要目的，才能達(dá)到良好的施工效果。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于松散的砂質(zhì)土來(lái)說(shuō)，采取振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)進(jìn)行處理時(shí)，在受到振動(dòng)以及擠密等力的作用后，其孔隙比將會(huì)大幅度減小，以此能夠有效防止砂質(zhì)土受到不良影響時(shí)地表沉降、砂土液化，同時(shí)能夠提高地基的牢固度。而對(duì)于軟質(zhì)粘性土來(lái)說(shuō)，采用振動(dòng)擠密砂樁法對(duì)其進(jìn)行加固能夠形成復(fù)合基地，以此改善公路路面的承載力，提高路面強(qiáng)度；同時(shí)，由于砂樁能夠集中地基力量，能夠有效防止軟基沉降，而砂樁作為軟基主要的排水通道，進(jìn)而可縮短施工時(shí)間并取得良好的施工效果。

2 振動(dòng)砂樁擠密法的相關(guān)概念及其施工原理

2.1 振動(dòng)砂樁擠密法概念

振動(dòng)砂樁擠密技術(shù)主要用于地基的擠密處理施工中，其振動(dòng)作用以及擠壓作用的復(fù)合力能夠有效提高地基牢固性。同時(shí)，在擠密的過(guò)程中，往地基中填充砂礫材料，在擠密作用下形成砂樁，地基與砂樁的緊密結(jié)合能夠避免體積的沉陷，而復(fù)合地基的承載力也能得到有效提高。

2.2 振動(dòng)砂樁擠密法施工原理

振動(dòng)砂樁擠密技術(shù)的主要施工機(jī)器為打樁機(jī)，打樁機(jī)擠密砂礫為砂樁，地基軟土在砂樁的擠壓作用下不斷加固，有效減小地基土層之間的空隙，提高地基密實(shí)性，以降低公路軟基的沉降率。同時(shí)，在地基空隙水壓力升高的情況下，砂樁能夠作為排水管道及時(shí)排出水量，減小地基壓力；在實(shí)際的成樁過(guò)程中，振動(dòng)作用不僅能夠提高砂礫的回填效率，而且有利于地基抗液化能力的提高。

砂樁在公路軟基施工中的主要目的有兩個(gè)，其一為擠密，其二為排水，在不同地基中的側(cè)重點(diǎn)有所差異。在飽和粘性土中，由于飽和粘性土的土間間隙較小，土壤細(xì)小顆粒含量較大，其擠密效果并不突出，而排水功能相對(duì)較強(qiáng)，砂樁的樁身與樁間存在較強(qiáng)的摩擦力，通過(guò)二者摩擦擠壓地基間的水分，同時(shí)砂樁間空隙較大，能夠提高地基排水能力，縮短土壤固結(jié)時(shí)間。在砂質(zhì)土中，由于其土質(zhì)顆粒較大，土質(zhì)間空隙明顯，其排水功能良好，所以砂樁的擠密效果較為突出，利用樁身與其周邊土壤之間的擠壓，減小地基土質(zhì)間空隙，以此提高公路軟基的牢固性，改善其承載功能。在非飽和性粘性土中，砂樁的排水作用與擠密效果均較為突出。

3 公路軟基處理中振動(dòng)擠密砂樁的運(yùn)用

3.1 工程介紹

在某新建公路中，地質(zhì)勘探人員表示，在某段公地基下存在一層約8-10m厚的軟質(zhì)土層，其主要成分為淤泥、軟質(zhì)弱土，遇水容易液化，同時(shí)，路面周?chē)递^為發(fā)達(dá)，地下水位較深，不利于路基的穩(wěn)定性，容易引發(fā)安全事故，所以，針對(duì)該路面采取振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)進(jìn)行處理，以達(dá)到軟土地基加固的目的。本部分以此案例分析振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)的操作方法，同時(shí)介紹相關(guān)質(zhì)量控制措施以及質(zhì)量測(cè)試方案。

3.2 振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)方案

施工人員在準(zhǔn)確分析施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況后，可將砂樁技術(shù)流程設(shè)定為：以正方形分布范圍設(shè)置砂樁，保障樁徑約50cm，樁心距約1.4m，砂樁下端插入軟土層，并確保樁端至硬土層1.5m，樁身填充物含泥量低于5%，采用粗砂混合，保障其顆粒級(jí)別的合理性。在砂樁處理結(jié)束后，在樁頂部預(yù)設(shè)約25cm的墊層，且在上方預(yù)壓路基土，路基土應(yīng)采用質(zhì)量合格的砂土，厚度約2m，以此促進(jìn)軟土水的快速排除，縮短軟基排水固結(jié)時(shí)間[1]。

3.3 振動(dòng)擠密砂樁施工操作

施工人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范其自身振動(dòng)擠密砂樁施工的行為，一般可為：（1）移動(dòng)鋼套管，使其對(duì)中樁位，保障鋼套管與地面互相垂直；（2）打開(kāi)振動(dòng)機(jī)械，將鋼套管壓入土層，保障其深度達(dá)到預(yù)先規(guī)劃范圍；（3）使用裝載機(jī)填充砂礫材料，自鋼套管上部灌裝砂料；（4）不斷振動(dòng)鋼套管，并向其中注入壓縮空氣，使其在兩者共同作用下順利提升，使鋼套管中的砂礫材料排出，填滿(mǎn)樁孔；（5）振動(dòng)鋼套管，使其下壓，以此壓實(shí)樁孔，擴(kuò)大孔徑，在自上方灌入砂礫材料；（6）在振動(dòng)作用下提升鋼套管，開(kāi)啟活門(mén)使物料排出；（7）多次重復(fù)第五步，直至完整砂樁的形成。

4 砂樁施工質(zhì)量控制技術(shù)分析

在砂樁開(kāi)始施工前，施工人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行樁前實(shí)驗(yàn)，以此了解施工現(xiàn)場(chǎng)的施工參數(shù)，掌握適合施工現(xiàn)場(chǎng)的操作方式，一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)的砂樁數(shù)為總數(shù)的百分之一，具體應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工環(huán)境的地質(zhì)、地貌進(jìn)行施工實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行成樁實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)有效了解灌砂量以及鋼套管的提升速度、振動(dòng)機(jī)的工作電流以及振動(dòng)時(shí)間、壓縮空氣的灌入量等，通過(guò)成樁實(shí)驗(yàn)以準(zhǔn)確掌握施工的合理參數(shù)，保障施工的順利完成。在進(jìn)行正式施工時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的施工要求，嚴(yán)格設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、樁距以及灌砂量等具體參數(shù)，以此保障砂樁的完整性以及樁身材料的均勻性。在鋼套管壓入地基之前，應(yīng)當(dāng)主動(dòng)去了解地質(zhì)水平，并設(shè)計(jì)合理的插入深度，以油漆標(biāo)記插入端，以準(zhǔn)確控制插入到預(yù)計(jì)范圍內(nèi)。在施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)保障機(jī)器設(shè)備的平穩(wěn)性，保障鋼套管與地面的垂直性，盡可能減少施工誤差，同時(shí)，在灌裝砂礫材料時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照操作流程執(zhí)行，一旦砂料無(wú)法正確注入，則可以適當(dāng)加水[2]。

5 振動(dòng)擠密砂樁技術(shù)加固效果檢測(cè)

5.1 樁身重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)

保障砂樁材料的均勻性，提高砂樁的完整性使發(fā)揮其良好排水功能的主要途徑之一，砂樁應(yīng)當(dāng)豎直，以此才能有效減短排水時(shí)間，保障水的順利排出，提高公路地基的牢固性，所以，施工質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，不應(yīng)忽視砂樁的均勻性以及完整性。在實(shí)際的施工過(guò)程中，施工人員可以選取重型動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)，對(duì)砂樁的樁身進(jìn)行逐步檢測(cè)，通過(guò)錘擊數(shù)來(lái)判斷樁身材料的均勻性，也就是說(shuō)，檢測(cè)的錘擊數(shù)應(yīng)當(dāng)處于規(guī)定范圍，滿(mǎn)足軟基施工要求。樁身動(dòng)力觸探錘擊數(shù)越大，表示振動(dòng)擠密砂樁的密實(shí)度較高，具備較好的完整性和均勻性，復(fù)符合相關(guān)施工的質(zhì)量要求，反之則質(zhì)量較差。

5.2 樁間軟土地基靜力觸探試驗(yàn)

為了檢測(cè)公路軟基的施工效果以及其排水功能的完整性，施工人員可以進(jìn)行樁間軟土地基靜力觸探實(shí)驗(yàn)，對(duì)比施工前后地基靜力觸探的結(jié)果，判斷施工效果以及土質(zhì)的固結(jié)情況。這一實(shí)驗(yàn)方法相對(duì)便捷，易于操作且其可靠性較高，使檢測(cè)振動(dòng)擠密砂樁施工水平的最常見(jiàn)方法之一。一般來(lái)說(shuō)，在振動(dòng)擠密砂樁處理后，錐尖阻力的提高較為顯著，則軟基的排水能力較好，且固結(jié)時(shí)間相對(duì)較短，其地基承載力以及穩(wěn)固性均有所提高[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

在本次案例探討以及理論分析中，得出如下結(jié)論：

（1）對(duì)公路軟基進(jìn)行振動(dòng)擠密砂樁施工處理的主要目的為提高軟土的牢固性，擠密地基以及排出土質(zhì)內(nèi)水分，提高土基承載力。

（2）在正式進(jìn)行砂樁施工前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以此引導(dǎo)后續(xù)工程，在施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)要求執(zhí)行操作，保障砂樁的完整性以及均勻性。

（3）提高振動(dòng)擠密砂樁的施工質(zhì)量是提高軟基穩(wěn)固性的基礎(chǔ)，因此，對(duì)施工結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)具有重要的意義，對(duì)樁身完整性以及均勻性檢測(cè)可利用動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)。

（4）靜力觸探試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)排水固結(jié)情況加固效果，這一方法較為便捷，且可靠性相對(duì)較高，是振動(dòng)擠密砂樁加固效果檢測(cè)的主要措施。

（5）工程案例分析顯示，振動(dòng)擠密砂樁加固公路軟基的效果顯著，能夠改善軟基強(qiáng)度，提高路面牢固性且能夠有效控制施工時(shí)間，施工成本相對(duì)較低，值得在路橋建設(shè)中大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]林晉輝.振動(dòng)擠密砂樁在公路液化地基處理中的應(yīng)用[J].福建建筑2015，05（01）：83-85.

[2]張富貴，時(shí)紹波.擠密砂樁處理砂土與軟土互層地基的試驗(yàn)研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014，03（15）：174.

[3]梁元林.振動(dòng)沉管擠密碎石樁復(fù)合地基原位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究[J].交通科技，2015，12（15）：13-16.