周 昌 雄

(中鐵五局機(jī)械化公司，湖南 長沙 430117)

0 引言

近年來，隨著我國沿海經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對土地資源的需求日益增大，臨?？诓捎么堤钌叭斯Ｔ斓亍⑴d建港口及碼頭等方式來擴(kuò)大城市規(guī)模，而臨海區(qū)主要以軟土為主，軟土地基處理的好壞直接影響公路的使用壽命，為了滿足地區(qū)的發(fā)展必須建設(shè)好四通八達(dá)的交通網(wǎng)，軟基上修建公路的難題就成為當(dāng)前研究的熱點。而砂樁堆載預(yù)壓處理技術(shù)作為軟基處理的一種方法，非常適用于沿海地區(qū)含水量高的灘涂吹填路段的軟基處理，對提高地基承載力和減少地基沉降方面有非常好的效果[1]。在公路建設(shè)當(dāng)中使用可以滿足公路軟土地基的驗收標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)外也得到了廣泛的應(yīng)用[2,3]。砂樁堆載預(yù)壓處理技術(shù)與其他常見軟基處理方式如水泥攪拌樁[4]、CFG樁鋼管樁[5]相比，施工簡便快捷，且可以利用當(dāng)?shù)刎S富砂料資源，具有較高的經(jīng)濟(jì)性。因此，結(jié)合濱海東大道項目，對該項目中采用的砂樁堆載預(yù)壓軟基處理方式進(jìn)行分析，并將其施工方案要領(lǐng)及其質(zhì)量控制要點進(jìn)行闡述，對同類工程項目提供一定的參考和借鑒。

1 地基加固原理

砂樁堆載預(yù)壓法[6]的加固原理主要靠振動沉管機(jī)把套管打入規(guī)定的設(shè)計深度，擠密套管周圍土體后，灌入中粗砂，緩慢提升及反插、振動密實成樁，且在樁的頂部設(shè)置砂碎墊層及縱橫向盲溝，形成由砂樁、砂碎墊層及盲溝縱橫向的排水系統(tǒng)，再通過在砂碎墊層的上部進(jìn)行土方堆載預(yù)壓，增加地基土壤中的附加應(yīng)力，讓土壤中的水分能有效地通過砂樁和砂碎墊層排出去，使砂樁周圍的軟基土排水固結(jié)，大大提高地基承載力，而且對減少地基沉降有較好的作用。

2 工程實例

濱海東大道(翔安東路—蓮河段)公路一標(biāo)段路基絕大部分處于先期吹填造地存在軟基土，先期處理方式采用真空預(yù)壓，經(jīng)處理后地質(zhì)情況依次為素填土、填砂、淤泥、淤泥質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘性土，地表地基承載力在60 kPa以上?？紤]到該段路基軟基處理工期較寬松，故采用工期較長、造價較低的砂樁堆載預(yù)壓復(fù)合地基處理方案，經(jīng)處理后復(fù)合地基承載力可以滿足不小于85 kPa的設(shè)計要求。

2.1 砂樁堆載預(yù)壓處理的設(shè)計

在設(shè)計砂樁堆載預(yù)壓處理時，要依據(jù)地質(zhì)情況，地下水位高程、工期、堆載土方來源、工程造價等，合理確定樁間距、堆載時間、堆載高度等關(guān)鍵參數(shù)，綜合考慮以上因素，砂樁設(shè)計采用樁徑0.5 m，間距1.8 m，正方形布置，堆載高度為路面頂高程加高2 m，堆載時間不小于6個月，且工后沉降滿足要求方可卸載。

2.2 砂樁堆載預(yù)壓的施工

1)砂樁施工順序。由于本標(biāo)段砂樁數(shù)量大，施工前應(yīng)將先后施工順序編號，繪制布置圖，根據(jù)進(jìn)度安排，配置足夠數(shù)量的樁基，分段施工，砂樁施工順序采用從路基兩側(cè)向中間推移并不斷向前推進(jìn)，且要跳躍間打相鄰兩根樁。

2)砂樁施工工藝。擠密砂樁施工流程如下：平整打樁場地→測量放樣→機(jī)具定位、打樁機(jī)進(jìn)行垂直度調(diào)整→沉管→樁管灌砂(灌滿)→振動并提升樁管→機(jī)具移位進(jìn)行下一根樁施工。

移動樁基就位，先進(jìn)行對中調(diào)平，校正樁管垂直度，且垂直度不小于1.5%；檢查鉆桿長度，并在鉆塔旁用紅油漆標(biāo)記深度線，確保樁身設(shè)計長度。準(zhǔn)備工作完成后，在樁點位處堆少量的砂，以利于沉管對中；用振動沉樁機(jī)振動下沉至樁底標(biāo)高。

到達(dá)設(shè)計樁底標(biāo)高后，稍提升樁管使樁尖打開，停止振動，樁管內(nèi)加足水量，使砂料呈飽和水狀態(tài)，開始上料，一次上足或分兩次投料，亦可超量投砂。

為使樁管內(nèi)投入砂料密實，在啟動拔管前先振動1 min，然后邊振動邊均勻緩慢提升樁管，提升速度控制在1 m/min～1.5 m/min，每提升1.0 m留振30 s。

當(dāng)拔出樁管的一半長度時，邊加水邊加剩余的投料，直至裝滿為止；邊振動邊繼續(xù)加水，直至樁管提升至孔口。

在提升及反插過程中注意速度的均勻性，反插深度由深到淺，每根樁在保證樁長和灌入砂量的前提下，反插次數(shù)不少于5次，做到沉管每提升1.0 m反插一次，并根據(jù)成樁過程進(jìn)行施工調(diào)整，保證成樁樁頂標(biāo)高以及灌砂量滿足設(shè)計要求。完成該樁灌砂量，樁管提至地面，樁管移到下一樁位。

3)排水墊層施工。在砂樁施工完畢后，開挖至設(shè)計樁頂標(biāo)高，清理樁頭覆蓋淤泥等雜物，以免影響砂樁透水效果。基底清理完畢后，將拌制好的3∶7的砂碎石分層鋪筑在砂樁頂面，為了保證預(yù)壓后地下水的排水，沿線路方向每隔50 m設(shè)置一道盲溝，將水排至盲溝兩端集水井，再通過排水溝排至路基以外。

4)采取分層堆載預(yù)壓。通過堆載預(yù)壓，加速路基的基底和路基本體下沉，降低空隙比和含水量，提高土體密實度，減小路基工后沉降量，確保路基的承載力和穩(wěn)定性。加載過程應(yīng)分級進(jìn)行，以保證每級荷載下地基的穩(wěn)定性。預(yù)壓土填筑過程要嚴(yán)格控制每層厚度，采用中型碾壓機(jī)具壓實，確保在填筑后壓實度不小于80%。預(yù)壓土超載填筑過程中加強(qiáng)沉降觀測，當(dāng)變形過大時，應(yīng)暫停加載，待查明原因及穩(wěn)定后，方可繼續(xù)加載，分層填至頂面標(biāo)高，經(jīng)驗收合格后并進(jìn)行監(jiān)測。

5)卸載。根據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行工后沉降分析，結(jié)果同時滿足三項設(shè)計要求：砂樁段預(yù)壓期不小于6個月、由監(jiān)測數(shù)據(jù)推算的工后沉降量小于設(shè)計容許值、連續(xù)2個月觀測的沉降量每月不超過5 mm，方可進(jìn)行卸載施工。

2.3 砂樁堆載預(yù)壓質(zhì)量檢測

施工過程及施工后需檢驗砂樁施工質(zhì)量、驗證軟基處理是否達(dá)到設(shè)計預(yù)期要求，并確定卸載時間，所以砂樁施工質(zhì)量是軟基處理好壞的關(guān)鍵因素。施工時需對樁距、樁徑、樁長、灌砂量等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制外，需對樁體的砂密實狀態(tài)、單樁復(fù)合地基承載力等指標(biāo)進(jìn)行檢測。

1)砂樁要求樁體的連續(xù)性及密實狀態(tài)，檢測的方法一般用動探Ⅱ型，檢測頻率控制在1%以內(nèi)。以每貫入30 cm的錘擊數(shù)不小于標(biāo)準(zhǔn)值為合格。

2)單樁復(fù)合地基承載力靜載試驗，試驗頻率視工程大小而定，考慮砂樁的擠密作用，砂樁復(fù)合地基承載力按70 kPa控制。砂樁打設(shè)完成，并靜置28 d后進(jìn)行，每級荷載增量均為17.5 kPa，分8級加載，最大試驗荷載加至140 kPa，P—S(荷載—沉降)曲線為平緩的光滑曲線，即滿足設(shè)計要求。

3)卸載后進(jìn)行土工試驗，包括相對密度、天然含水量、天然孔隙比、飽和度、塑限、液限等，對比加固前后土工試驗結(jié)果，得出加固后淤泥的力學(xué)性質(zhì)改變情況及加固效果。

3 砂樁堆載預(yù)壓處理質(zhì)量控制要點

砂樁的擠密、置換及排水固結(jié)作用，通過堆載預(yù)壓后可達(dá)到90%以上的固結(jié)度，從而較好地改變軟弱地基以滿足地基承載力要求，假如施工不當(dāng)或技術(shù)要領(lǐng)把握不好，極易留下質(zhì)量隱患，嚴(yán)重影響處理效果，所以施工過程中需注意以下幾點：

1)砂料控制：砂料進(jìn)場前按驗標(biāo)要求進(jìn)行檢驗，材料采用天然濕砂，顆粒細(xì)度模數(shù)大于3，含泥量不大于3%，滲透系數(shù)不小于0.05 cm/s。檢測合格后方可使用。

2)樁孔內(nèi)填料量嚴(yán)格按樁孔體積乘以充盈系數(shù)確定，其中充盈系數(shù)暫定1.3(最終以試樁參數(shù)為準(zhǔn))。施工過程中若地面出現(xiàn)沉降或隆起，可根據(jù)實際情況調(diào)整填料量。

3)施工過程中應(yīng)嚴(yán)格保持打樁機(jī)機(jī)架穩(wěn)固可靠，套管上下移動的導(dǎo)軌應(yīng)保持垂直，宜采用經(jīng)緯儀隨時校準(zhǔn)其垂直度，保證樁身豎直度。

4)砂樁施工過程中地面下1 m～2 m土層應(yīng)采用超量投砂，并通過壓擠提高表層砂的密實程度，當(dāng)砂樁實際灌砂量未達(dá)到設(shè)計用量時，應(yīng)在原位將樁打入，補(bǔ)充灌砂后復(fù)打一次，或在旁邊補(bǔ)樁。

5)施工過程中要嚴(yán)格按照施工工藝要求控制拔管高度和拔管進(jìn)度，保證樁身的連續(xù)性，同時應(yīng)避免反插深度有誤、塌孔、卡管活頁打不開等出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，如不慎形成斷樁，必須在旁邊補(bǔ)樁。

6)砂樁施工完畢后開挖出樁頭，并清理砂樁頂部，不得有淤泥雜質(zhì)附著在上面，保證砂樁頂質(zhì)量及透水性能，以便利于堆載預(yù)壓排水效果。

4 結(jié)語

1)闡述了砂樁堆載預(yù)壓的基本原理，提出采取砂樁+堆載預(yù)壓處理的詳細(xì)設(shè)計方案；

2)設(shè)計具體的施工流程，包括砂樁施工順序、施工工藝、排水墊層施工、采取分層堆載預(yù)壓及卸載過程；

3)通過檢驗砂樁施工質(zhì)量、證明軟基處理能達(dá)到設(shè)計預(yù)期要求，力學(xué)性質(zhì)得到良好的改善，加固效果明顯；

4)從灌砂量、樁管豎直度、斷樁等施工可能出現(xiàn)的問題，提出了砂樁堆載預(yù)壓過程中的控制要點。