高速公路軟基加固采用振沖碎石樁施工技術研究

摘要：簡述某高速公路工程某合同段的工程概況，從樁位布置、施工參數(shù)和樁體材料配比等方面敘述施工設計方案，從施工準備、施工程序等方面詳細闡述振沖碎石樁施工技術，并進行了施工效果測試。測試結果表明，本文所述在高速公路軟弱路基加固工程中采用振沖碎石樁施工技術，其抗壓能力較強，成孔質量較好，符合相關規(guī)范和設計要求。

關鍵詞：高速公路；振沖碎石樁；軟基加固；施工技術

0" "引言

在高速公路工程的施工過程中，常會遇到基礎方面的問題[1]。其中軟弱地基具有高含水量、低強度等特性，常給路基施工帶來困難[2]，為此在施工過程中需要改進施工工藝，以提高路基的穩(wěn)定性[3]。為了解決軟弱地基帶來的各種問題，常引入振沖碎石樁施工技術。采用振沖碎石樁施工技術不僅能顯著提高基礎的穩(wěn)定性，解決不均勻沉降問題，還有利于提升整個施工項目的施工質量，降低施工成本，對高速公路建設具有重要意義。

將振沖碎石樁技術應用于高速公路地基工程施工過程中，需要妥善處理資金投入與整個項目成本之間的關系[4]，確保充足的資金投入，以保證該項技術在工程施工過程中真正發(fā)揮作用[5]，為此施工單位必須加強對振沖碎石樁施工技術的研究。

在高速公路基礎施工過程中，通過掌握和優(yōu)化該項技術，可進一步提高軟土路基的穩(wěn)定性，有效降低工程成本，為高速公路建設提供更可靠和比較經(jīng)濟的解決方案，確保施工過程的順利進行。

1" "工程概況

某高速公路工程某合同段的起止樁號為K65+12.03～

K65+531.43，所在地位于某地山區(qū)。查閱該合同段地質資料和現(xiàn)場勘察結果表明，其主要地質條件以第四紀沉積物的低液限粉土及低液限黏土為主。

為了改善該合同段的地質條件，曾經(jīng)采用120cm×

120cm的荷載板以提高其路基強度。但是經(jīng)過使用精確壓力儀器測量，采用載荷板提高路基強度的方法沒有明顯效果。為了保證該高速公路施工質量，在對該合同段地下水位進行深度探測的基礎上，決定采用振沖碎石樁復合地基施工技術，對該合同段軟弱路基進行加固處理。

2" "施工設計

2.1" "樁位布置

施工前，適當選擇施工用的礫石。樁體的長度主要取決于軟基深度，其直徑主要取決于軟基土層的質量。應確保樁體的長度，以提高路基的支撐力和穩(wěn)定性。軟基土的黏越高，礫石的直徑就越大，反之越小[6]。根據(jù)該工程的地質情況，振沖碎石樁的直徑設置為0.5m，長度設置為8至10m。

振沖碎石樁設置的位置，對軟基加固的效果有很大影響。目前采用的振沖碎石樁的樁位布置方法可分為3種：第1種是等邊三角形布置，其調整系數(shù)為0.95，適用于大面積滿堂軟基處理[7]；第2種是正方形布置，其調整系數(shù)為0.89，適用于條形軟基處理；第3種是放射形布置，其調整系數(shù)為0.92，適用于圓形或環(huán)形軟基處理。根據(jù)本項目路基的寬度和長度等參數(shù)，為保證振沖碎石樁的加固效果，將其樁位布置為正方形，樁間距為1.2m。

2.2" "施工參數(shù)

振沖碎石樁的成樁過程，主要采用振動沖擊器和吊車。為了保證安全施工和樁體質量，施工前必須掌握相關施工參數(shù)。施工參數(shù)主要包括加密水壓、加密電流和留振（保持振動）時間。

加密水壓主要與軟土層的硬度有關，可將加密水壓控制在400～600kPa之間?；A土層的固結度越軟，水壓參數(shù)就越大，這不僅增加了施工難度，而且增加了施工成本。根據(jù)工程實際情況，振動沖擊器的加密電流控制在50～60A之間。根據(jù)工程實際情況，振沖碎石樁施工過程中的留振時間控制在30～50s之間，隨機測試直到符合土層的密實度為止。

加密電流和加密水壓，與振沖碎石樁施工過程中使用的電流和電壓有關。留振時間應適用于壓縮土層所需的時間，這是控制碎石樁密實度的最終壓力參數(shù)。留振持續(xù)時間越長，碎石樁的密度就越大，因此土層張力較大時應選擇較大的留振時間參數(shù)值。

2.3" "樁體材料配比

振沖碎石樁加固效果主要取決于樁體材料的配合比。鑒于該項目地基較軟，對樁體材料按照4種配合比進行了試驗。樁體材料配合比試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1中：砂石采用粒徑為70mm以上的大粒徑碎石、粒徑為30～70mm的中粒徑碎石和項目所在地開采的小粒徑碎石，大多數(shù)砂石的粒徑為30～70mm中粒徑碎石。砂石大粒徑：中粒徑：小粒徑的配合比為1：3：1。

3" "振沖碎石樁施工技術

3.1" "施工準備

3.1.1" "布置施工現(xiàn)場

在正式啟動振沖碎石樁施工之前，須根據(jù)施工現(xiàn)場的面積大小、振沖時間和氣候條件等因素布置施工現(xiàn)場，主要包括以下4個方面：

一是確保供水并有足夠的壓力，水量應控制在30～60m3/h之間，水壓控制應在40～60kPa之間。二是配備施工電源，在夜間或光照不足的條件下應設置照明設備。三是根據(jù)施工要求進行現(xiàn)場清理、清除障礙物和雜物，確保施工區(qū)域干凈平整。四是按照樁位圖紙，采用全站儀測量、確定振沖碎石樁的樁位中心，并在樁位中心打入小木樁作為標記，以防止樁位移動。

3.1.2" "機料準備

將檢查、調試合格的振動沖擊器、吊車、裝載機等施工機械開入施工現(xiàn)場備用。將碎石樁所需填料按照配合比制配后，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場備用。

3.1.3" "測試設計參數(shù)

在正式進行振沖碎石樁施工之前，需要設置與振沖碎石樁施工有關的參數(shù)。與振沖碎石樁施工有關的參數(shù)很多，為了確保軟土路基得到加固，應根據(jù)相關施工規(guī)范、施工設計、施工計劃和地質條件，對照施工設計和施工計劃中的相關參數(shù)進行振沖碎石樁試驗和測試。

經(jīng)試驗和測試后，如果發(fā)現(xiàn)設計參數(shù)與實際施工條件存在沖突或差異，可作適當調整。在正式施工中，應按照調整后的設計參數(shù)進行施工，確保振沖碎石樁的施工質量。

3.2" "施工程序

3.2.1" "振動沖擊器就位

使用起重機，將振動沖擊器移動到需要進行振沖碎石樁施工的樁位處，并對準樁位。在通電、通水，檢查電壓、水壓并符合施工要求后，以樁位中心為準打入護壁鋼套筒。剛套筒應垂直于振沖碎石樁中心線。

3.2.2" "成孔施工

在樁位打入護壁鋼套筒后，按照設計參數(shù)進行振沖碎石樁施工。在起重機配合下，使振動沖擊器沿著鋼護筒通過振沖下沉。此時施工人員應監(jiān)測和控制振動沖擊器的下沉速度，并將振動沖擊器的下沉速度控制在1～2m/min之間。如果在監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)實際施工參數(shù)高于或低于設計參數(shù)，應及時采取措施加快或減慢振動沖擊器的下沉速度。

當振動沖擊器的下沉深度到達距離地面50cm左右時，振沖碎石樁施工的電流、電壓、下沉速度等參數(shù)，都應調整到設計參數(shù)范圍之內。將振動沖擊器提升至樁孔口位置。按照上述方法，進行后續(xù)樁孔的振沖成孔施工作業(yè)。完成振沖成孔施工作業(yè)后，須組織施工人員檢測成孔質量，包括樁體孔徑、深度、垂直偏差等。如果發(fā)現(xiàn)質量不合格，須進行修整。

3.2.3" "清孔施工

完成振沖成孔施工作業(yè)并經(jīng)檢測合格后，將振動沖擊器懸停在距離樁孔底部約50cm處，進行清孔施工作業(yè)。待樁孔內的泥漿稠度降低到符合技術參數(shù)要求后，將振動沖擊器提升至樁孔外，準備進行填料施工。

3.2.4" "填料施工

使用裝載機向樁孔內傾倒預先制配好的樁體材料，每次填料一般不超過0.5m3，也可根據(jù)地質情況適當增減填料量。每次填料后，操縱振動沖擊器振動填料，使填料達到密實度設計要求。

在振沖碎石樁施工過程中，利用超重型重錘對樁孔內已經(jīng)夯實的填料進行動力觸探試驗，以檢查振沖碎石樁的密實度和樁徑。該進行多次動力觸探試驗須。不斷重復填料、夯實和動力觸探試驗，直到振沖碎石樁的頂部超過設計標高1.0m為止。

3.2.5" "注意事項

由于在振沖碎石樁施工之前，未能具體監(jiān)測軟弱地基的土層結構，設計參數(shù)與施工的實際情況會有所不同，因此在施工過程中應注意避免發(fā)生樁孔坍塌事故。如果發(fā)現(xiàn)軟弱地基的土層強度低于設計參數(shù)，應提起振動沖擊器，并將振動沖擊器的振沖下沉速度適當增加。

此外，當振動沖擊器下沉到軟土層時，應在樁孔內噴灑護壁泥漿以加固孔壁。如果軟基土層較深，為了防止振動沖擊器在提升過程中脫落，應增設連接鋼絲繩。

4" "施工效果測試

4.1" "測試方法

為了有效評估該高速公路工程軟弱路基振沖碎石樁的施工質量，在強降水發(fā)生一個月后，通過振沖碎石樁樁頂荷載及累積沉降量進行了測試。本測試按照《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79—2002）的要求進行。在測試過程中，首先檢查振沖碎石樁樁體質量，然后抽取4根測試樁進行荷載測試，以此確定其荷載特性，并評估其施工質量。

4.2" "測試數(shù)據(jù)

經(jīng)過荷載測試，將測試數(shù)據(jù)記錄和整理出來。樁體載荷及累積沉降量測試數(shù)據(jù)如表2所示。

4.3" "測試數(shù)據(jù)分析

按照《建筑地基檢測技術規(guī)范》（JGJ340—2015）對表2測試數(shù)據(jù)進行分析。由表2可知，試驗樁體K1～K4在最大荷載下達到的累計沉降量分別為0.213mm、0.126mm、0.048mm和0.150mm，均在該《規(guī)范》規(guī)定的0.5mm范圍之內。由此說明，采用本文所述振沖碎石樁施工技術進行樁體施工，其抗壓能力較強，成孔質量較好，符合相關規(guī)范和設計要求，證明了本文所述施工技術的優(yōu)越性。

5" "結束語

使用本文所述振沖碎石樁施工技術加固軟土路基，通過修建振沖碎石樁復合地基來提高軟土路基的穩(wěn)定性，是一種經(jīng)濟合理的施工方法，也是對軟土路基的有效強化。為了確保振沖碎石樁施工技術在軟土路基加固中的應用效果，應根據(jù)工程的實際情況制定詳細的施工計劃，并在施工過程中密切檢測施工參數(shù)，以確保振沖碎石樁的施工質量。

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