軟土路基加固施工技術(shù)探索

周亞輝

摘 要：在軟土路基段，不均勻沉降、裂縫等都是常見病害，不僅會影響行車舒適性，甚至?xí)l(fā)交通事故，已成為公路工程建設(shè)亟待解決的難題。為保證軟土路基工程建設(shè)質(zhì)量，確保車輛行駛安全，必須及時(shí)采取措施有效處治。PPRC勁性體是一種先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，具有施工簡單、成本低、適用性強(qiáng)等優(yōu)勢，將其用于軟土路基加固施工具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，本文在全面了解軟土路基加固常用方法的前提下，依托某改建工程，提出了PPRC勁性體復(fù)合地基軟基加固方案，以期有效提升路基承載力，延長工程使用壽命。

關(guān)鍵詞：軟土路基;PPRC勁性體;加固方法

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，公路運(yùn)輸需求不斷提升，大量公路不得不建造于不良地基之上。軟土在我國分布較廣，受地理?xiàng)l件等因素限制，很多公路工程不得不建造在深厚的軟土地基之上。在上部荷載作用下，軟土地基工后具有較大沉降，會對行車舒適性和安全造成嚴(yán)重影響。為了有效解決軟土路基病害問題，必須采取切實(shí)可行的加固方法。常見的樁型加固方法包括PHC管樁、水泥攪拌樁、灰土擠密樁等。PPRC勁性體是一種新型的軟基加固技術(shù)，相比普通軟基加固方法，其具有施工簡單、速度快、接樁方便、成本等優(yōu)勢，為此，在國家大力推廣預(yù)制混凝土構(gòu)件的政策當(dāng)中，PPRC勁性體復(fù)合地基軟基加固工藝的應(yīng)用，更安全、更環(huán)保、更具經(jīng)濟(jì)性。

1 軟土路基加固常用方法

伴隨公路建設(shè)里程的持續(xù)增長，越來越多公路不得不修建的不良地基之上，尤其是軟弱地基。所謂軟土是指強(qiáng)度低、壓縮性較高的軟弱土層。尤其軟土地基自身的特性，若處理不當(dāng)，很可能造成路基失穩(wěn)，危害行車安全。為此，在軟土路基施工前，必須采取切實(shí)可行的加固方法，常見的加固方式有PHC管樁、水泥攪拌樁、灰土擠密樁等。各類加固方法的特點(diǎn)如下：

1.1 PHC管樁

PHC管樁即預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁，其特點(diǎn)為：（1）單樁承載力高。相比其他管樁，PHC管樁樁身混凝土具有較高強(qiáng)度，可直接打入密實(shí)的砂層、強(qiáng)風(fēng)化巖層。在擠壓作用下，相比原狀土質(zhì)，樁端承載力可提升80%左右，樁側(cè)摩阻力也可提升40%左右。因此，相比沉管灌注樁、鉆孔灌注樁等，同直徑的PHC 管樁的承載力設(shè)計(jì)值更高。（2）應(yīng)用范圍廣。針對上部荷載PHC 管樁可通過側(cè)阻力和端阻力共同承擔(dān)。因此，PHC 管樁的持力層，可以是強(qiáng)風(fēng)化巖層，可以是堅(jiān)硬的粘土層等，適應(yīng)性較強(qiáng)。（3）沉樁質(zhì)量可靠。PHC管樁的機(jī)械化程度更高，可通過工廠化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量可靠。（4）成本低。在眾多樁型當(dāng)中，相比沉管灌注樁、鉆孔灌注樁等，PHC管樁的成本更低。

1.2 水泥攪拌樁

作為一種有效的軟基處理形式，水泥攪拌樁應(yīng)用已久，技術(shù)較為成熟。水泥攪拌樁是一種以水泥為固化劑，通過專門的攪拌設(shè)備向土體內(nèi)均勻噴入水泥的軟基處理工藝。當(dāng)水泥和土接觸后，便會發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而促使軟土硬結(jié)，達(dá)到提升地基強(qiáng)度的目的。

1.3 灰土擠密樁

灰土擠密樁是指借助于錘擊作用，向土體內(nèi)打入鋼管，使其側(cè)向擠密成孔，隨后拔出管，將灰土填筑于樁孔內(nèi)，利用灰土擠密樁和樁間土的共同作用形成承載力較好的復(fù)合地基。相比其他地基處理方法，灰土擠密樁的特點(diǎn)為：灰土擠密樁成樁時(shí)屬于橫向擠密，密實(shí)度良好，可消除地基土的濕陷性，提升承載力。相比換土墊層法，灰土擠密樁開挖及回填量較小，可就地取材，節(jié)約資源，成本低。此外，灰土擠密樁具有較高強(qiáng)度。

1.4 PPRC勁性體

相比上述軟基處理方法，PPRC勁性體是一種典型的剛性樁復(fù)合地基，可以通過樁土共同作用承擔(dān)上部荷載，能夠充分發(fā)揮土的承載作用，且具有單樁承載力高、適用范圍廣、成本低、經(jīng)濟(jì)性高等特點(diǎn)。相比其他普通預(yù)制樁型，PPRC勁性體的優(yōu)勢如下：

（1）工程造價(jià)低。在相同項(xiàng)目地基處理當(dāng)中，相比鉆孔灌注樁、水泥攪拌樁等，PPRC勁性體的單位承載力造價(jià)更低。

（2）運(yùn)輸?shù)跹b方便，接樁迅速。一般來講，PPRC勁性體節(jié)長長度較短，這個(gè)有利于施工操作，接樁更便捷。

（3）成樁長度靈活。針對成樁長度方面，PPRC勁性體不受施工機(jī)械的制約，可通過工廠制定不同樁長，并結(jié)合工程實(shí)際自由配置使用。

（4）耐久性好。主要承載構(gòu)件可通過工廠化制作，處治后體系均勻性好及承載能力高、沉降小、耐久性較好。

2 工程概況

某公路改建工程分布有深厚軟土，軟土層厚度超過10 m，下伏地層主要為全新統(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土、粉土及全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。為解決軟土路基問題，根據(jù)上述軟基加固施工方法，本文特以PPRC勁性體復(fù)合地基軟基處理法為例進(jìn)行分析與探討。

3 軟土路基加固施工技術(shù)要點(diǎn)

PPRC勁性體軟土路基處治方案主要應(yīng)用于本項(xiàng)目軟土厚度大于5 m路段，采取錘擊沉樁法，具體施工要點(diǎn)如下：

3.1 測量定位

施工前，按照樁基施工圖準(zhǔn)確測定樁位，并完成樁基就位和樁位復(fù)核工作，保證配樁方案設(shè)計(jì)合理，管樁進(jìn)場前，需做好質(zhì)量檢測，包括混凝土強(qiáng)度等級、粗細(xì)骨料性能、鋼筋性能等，確保質(zhì)量合格的情況下才能用于施工。

3.2 起吊

進(jìn)入施工現(xiàn)場后，要嚴(yán)格按照施工規(guī)定堆放PPRC預(yù)制混凝土勁性體，確保堆放場地平整，作業(yè)面充足。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場條件選擇是單層堆放，還是疊層堆放，若為疊層堆放，堆放層數(shù)不得超過3層。堆放過程中，將兩道墊木設(shè)于距樁段1/5樁長位置，起到支撐效果。放置方向需垂直樁長度，并用木楔塞緊底層最外緣樁的墊木處。起吊時(shí)，可選擇一點(diǎn)吊法，或者2點(diǎn)吊法。保證整個(gè)過程平穩(wěn)，速度不宜過快，要緩慢、平穩(wěn)起吊，也可將襯墊設(shè)于吊索和PPRC勁性體之間，保護(hù)樁身不被損壞。

在PPRC勁性體打入土體時(shí)，樁的垂直度很難修正，因此，在前期施工時(shí)，就必須保證樁身安放位置準(zhǔn)確。在地基內(nèi)打入第一節(jié)樁時(shí)，應(yīng)確保其位置準(zhǔn)確無誤，不得出現(xiàn)偏差。隨后輕輕打入，隨時(shí)核對位置的準(zhǔn)確性，若存在較大偏差，需及時(shí)拔出，再次進(jìn)行打入，保證垂直度偏差控制在0.5%以內(nèi)。

3.3 錘擊沉樁

錘擊沉樁前，要先將一些彈性襯墊設(shè)于錘和樁帽、樁帽和樁之間，比如麻袋、硬木、草墊等。打樁過程中，要做錨樁，并對樁的垂直度進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整。待打入土體一定深度后，樁尖活動(dòng)難度時(shí)，便可按照正常速度和力度進(jìn)行打樁，若在此環(huán)節(jié)出現(xiàn)了樁位偏差，需及時(shí)調(diào)整。具體流程如下：

第一，開始沉樁后，前期要做好樁錘沖擊能控制，保證錘擊力度適中，不宜過大。

第二，當(dāng)樁打入土體一定深度，且樁身垂直度滿足規(guī)定要求，可繼續(xù)按照設(shè)定好的落距、頻率進(jìn)行錘擊，保證施工順利。

第三，根據(jù)本工程施工情況，可采取重錘低擊施工方案，在錘擊時(shí)，若出現(xiàn)樁頂部分變形，需馬上處理。

第四，沉樁施工中，要確保錘、樁帽、樁三者在同一軸線上，一旦發(fā)生偏差，需及時(shí)處理，但嚴(yán)禁通過頂、拉樁頭或樁身的方式進(jìn)行處治。

第五，沉入群樁后，需由此為中心，逐個(gè)向周圍施工。在軟弱土基當(dāng)中，每結(jié)束一個(gè)基樁下沉施工，都要對其樁頂標(biāo)高進(jìn)行測量，待完成所有基樁下沉施工后，需再次進(jìn)行標(biāo)高測量，避免出現(xiàn)樁頂隆起情況。

3.4 接樁

接樁前期要按照相關(guān)施工規(guī)定，先將表面的雜物清理干凈，保證上節(jié)樁和下節(jié)樁的對接端板表面潔凈、平整。同時(shí)，新接樁節(jié)和原樁節(jié)的軸線要保持統(tǒng)一。當(dāng)下節(jié)樁的樁頭和地面之間的距離為1 m左右時(shí)，便可焊接接樁。接樁時(shí)，要先將導(dǎo)向箍安裝到原樁節(jié)的樁頭，保證新接樁節(jié)位置正確。待找準(zhǔn)上節(jié)樁位后，可及時(shí)調(diào)整方向，并進(jìn)行點(diǎn)焊，固定樁節(jié)。隨后，將導(dǎo)向箍拆除。焊接時(shí)，要焊接2層以上，完成第一層焊接后，及時(shí)清理干凈表面的焊渣，待保證清理干凈的情況下，才能焊接第二層。若遇特殊天氣，比如降雨，需做好防護(hù)措施。樁接頭焊接完畢后，需進(jìn)行正常冷卻處理，時(shí)間不得少于8 min，隨后進(jìn)行下一步施工。

3.5 送樁

在施工過程中，若遇到無法達(dá)到設(shè)計(jì)頂標(biāo)高的情況，基于經(jīng)濟(jì)性原則，可通過送樁器向設(shè)計(jì)頂標(biāo)高打入管樁，保證滿足規(guī)定要求。在送樁施工中，需做到以下幾點(diǎn)：

第一，送裝器一般可采用圓筒形狀，保證其強(qiáng)度、剛度均滿足規(guī)定要求，且具有相應(yīng)的耐打性。

第二，保證送樁器的上頂、下底平行，表面平整，為送樁提供方便。

第三，為確保PPRC勁性體空心樁筒可以和外界連接，可在下端面開設(shè)孔。

第四，搭配使用PPRC勁性體和送樁器。若采取套筒式送樁器的情況下，可在250 mm～300 mm之間控制套筒深度，相比樁外徑，其內(nèi)徑可多出20 mm～30 mm。

3.6 停錘

待滿足設(shè)計(jì)停錘標(biāo)準(zhǔn)后，便可停止錘擊施工。當(dāng)樁端滿足普通土質(zhì)條件的情況下，應(yīng)以控制樁端的設(shè)計(jì)標(biāo)高為主，以貫入度為輔進(jìn)行判定。當(dāng)樁端落在堅(jiān)硬、硬塑的黏性土等土質(zhì)時(shí)，則反之，主要以貫入度，其次為樁端標(biāo)高。因此，應(yīng)根據(jù)樁端落于何種土質(zhì)上來具體確定。一般來講，當(dāng)貫入度滿足規(guī)定要求但樁端標(biāo)高未達(dá)到設(shè)計(jì)值，需再次進(jìn)行3陣錘擊處理，確保滿足規(guī)定要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，目前，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，公路工程數(shù)量和規(guī)模不斷增加，尤其是近年來，隨著公路網(wǎng)絡(luò)的基本完善，公路建設(shè)極大地帶動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，充分發(fā)揮了公路交通的優(yōu)勢作用。然而，在公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大的同時(shí)，大量問題不斷涌現(xiàn)，尤其是軟基路段病害頻發(fā)。為了有效控制軟基病害，減少路基沉降，提高行車安全。必須根據(jù)工程實(shí)際情況，采取合理的加固方案，本文提出了PPRC勁性體復(fù)合地基處治法，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可有效解決軟基問題，提高行車舒適性和安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮志超.公路工程施工中軟土地基問題及處理技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（07）：87-88+91.

[2]郭彩節(jié).公路工程施工中軟基處理關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2018（10）：179-180.

[3]唐鵬，李明.水泥攪拌樁軟基處理的施工質(zhì)量控制研究[J].科技風(fēng)，2019（35）：124.

[4]王文文.水泥攪拌樁處理軟基施工中質(zhì)量控制[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2018，16（03）：245.

[5]肖安林.軟基處理施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2017，40（11）：13+15.

[6]陳盛原，葉華洋，張偉鋒，等.水泥攪拌樁聯(lián)合堆載排水固結(jié)法加固軟基的效果評價(jià)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2020，20（14）：5743-5750.