李希杰

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050021）

礫石樁指的是通過(guò)水沖、振動(dòng)與沖擊使軟弱地基成孔，然后把碎石或砂等材料擠壓到孔內(nèi)，以此形成一個(gè)直徑較大的由砂石或碎石構(gòu)成的完整樁體。在礫石樁成型以后可以起到加筋、擠密、置換、排水等作用；在不均勻地基中采用礫石樁進(jìn)行處理后能變成均勻地基，滿足施工提出的要求；另外，在礫石樁成型以后會(huì)使地基排水條件發(fā)生很大變化，提供很大的排水通道，為地基土中水的排出創(chuàng)造良好條件，還能提高抗腐蝕能力，避免排水通道被結(jié)晶鹽等物質(zhì)堵塞。采用沉管的方法進(jìn)行礫石樁施工對(duì)場(chǎng)地地質(zhì)條件基本沒(méi)有要求，而且公路所在地區(qū)的石料儲(chǔ)備豐富，能實(shí)現(xiàn)就地取材，成本相對(duì)較低，十分適合在鹽漬化軟土情況中使用。

1 工程概況

某公路所在場(chǎng)地地下水埋深相對(duì)較淺，且地表排水情況較差，分布有大量鹽漬土，經(jīng)測(cè)試，其鹽漬化程度可以達(dá)到過(guò)鹽漬土，土體的天然含水量在27.4%～39.8%范圍內(nèi)，液限在28.1～39.1范圍內(nèi)，孔隙比在0.74～1.07范圍內(nèi)，壓縮系數(shù)在0.24～0.43范圍內(nèi)，上述指標(biāo)都十分接近軟土標(biāo)準(zhǔn)，加之鹽漬化程度超過(guò)弱鹽漬土，故屬于典型的鹽漬化軟土。對(duì)于該類(lèi)土，不僅壓縮性較強(qiáng)，而且有很高的鹽漬化程度，主要含有硫酸鹽和亞氯鹽。在這種特殊條件下進(jìn)行施工，容易產(chǎn)生很多病害，包括路基翻漿、不均勻沉陷和路面破壞，對(duì)公路正常使用有很大影響，應(yīng)做好加固治理。

對(duì)于鹽漬化路基，可采用以下幾種方法處理：a）提高路基；b）設(shè)置隔斷層；c）強(qiáng)夯處理；d）浸水預(yù)溶與強(qiáng)夯處理相結(jié)合；e）采用半剛性基層；f）擠密樁加固；g）二灰穩(wěn)定法；h）換填處理；i）化學(xué)處置。在選擇具體處治方案的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮軟土性質(zhì)及易溶鹽的危害。該公路K382+400—K382+700段分布有沉積厚度可以達(dá)到5～7 m的鹽漬化軟土，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行深層處治，通過(guò)對(duì)多方案的綜合對(duì)比，決定采用礫石樁對(duì)本工程鹽漬化段進(jìn)行深層處理。

2 施工材料與設(shè)備要求

2.1 施工材料要求

加固材料以砂礫石為主，其粒徑控制在5～50 mm范圍內(nèi)，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過(guò)10%，應(yīng)注意已經(jīng)風(fēng)化的石料不可在施工中使用[1]。

2.2 施工設(shè)備要求

該工程礫石樁施工主要使用振動(dòng)沉管的方法進(jìn)行，沉管設(shè)置為振動(dòng)機(jī)、料斗、打樁機(jī)，在打樁機(jī)中，套管內(nèi)徑為385～450 mm，使樁身直徑達(dá)到500 mm以上。在振動(dòng)沉管過(guò)程中，振動(dòng)頭的頻率按照24.5 Hz控制，而電壓應(yīng)穩(wěn)定在360～400 V范圍內(nèi)。對(duì)于激振力，應(yīng)控制在100～150 kN范圍內(nèi)，對(duì)于振孔器的電流控制在80 A。振動(dòng)沉樁錘作為施工主要設(shè)備類(lèi)型，其主要技術(shù)參數(shù)包括：a）電動(dòng)機(jī)功率為45 kW；b）激振頻率為1 030 r/min；c）電機(jī)轉(zhuǎn)速為980 r/min；d）激振力為288 kN；e）錘重為4 500 kg；f）容許加樁力為175 kN；g）工作電流為100 A；h）電壓為380 V；i）樁頭形式采用活頁(yè)式平底樁頭。除振動(dòng)沉樁錘，還需使用到以下幾種機(jī)械設(shè)備：自立式樁架，主要由行走機(jī)構(gòu)、平臺(tái)、支撐、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、電器與附屬起落架幾個(gè)部分構(gòu)成，依靠自身動(dòng)力即可完成吊錘、行走、回轉(zhuǎn)、起落、傾斜度調(diào)整，在多樁位施工中經(jīng)常使用；灌砂樁管，由無(wú)縫鋼管通過(guò)焊接而成，在管的下端設(shè)置圓錐形的樁尖，主要技術(shù)參數(shù)包括：外徑500 mm、內(nèi)徑472 mm、樁管長(zhǎng)7 m、樁尖長(zhǎng)0.7 m、進(jìn)料口長(zhǎng)0.65 m、樁管容積1.22 m3；輔助設(shè)備包括裝載機(jī)，型號(hào)為ZL-40，規(guī)格2 m3，數(shù)量為1臺(tái)；自卸汽車(chē)1臺(tái)；變壓器，型號(hào)為SJ-320，規(guī)格為320 kV·A，數(shù)量為1臺(tái)；千斤頂，型號(hào)為L(zhǎng)Q-30，頂力為30 t，數(shù)量為3臺(tái)；起重機(jī)，型號(hào)為QL3-16，規(guī)格為16 t，數(shù)量為1臺(tái)[2]。

3 施工工藝流程

礫石樁的施工工藝流程為：a）清除場(chǎng)地范圍內(nèi)的表土并鋪設(shè)厚度達(dá)到30 cm以上的砂礫；b）組織吊機(jī)進(jìn)場(chǎng)；c）使振孔器到指定位置；d）開(kāi)啟振動(dòng)器開(kāi)始擠土成孔；e）將振孔器提起，并向孔內(nèi)倒入礫石；f）振搗；g）再次將振孔器提起，并向孔內(nèi)倒入礫石；h）二次振搗；i）制樁直到孔口處；j）移動(dòng)到下一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行施工[3]。

4 操作方法與要點(diǎn)

a）借助振動(dòng)沉樁錘以1～2 m/min的速度把樁管打入到地基當(dāng)中，直到設(shè)計(jì)要求的深度，然后振動(dòng)0.5 min的時(shí)間，通過(guò)振動(dòng)將樁管拔出5 cm。通過(guò)這樣的處理，能使樁尖開(kāi)口，起到減小起拔過(guò)程中所受摩阻力的作用。

b）向沉入到位的樁管中倒入之前準(zhǔn)備好的礫石料，使礫石料高度達(dá)到實(shí)際抽拔高度的2～3倍。

c）采用振孔器進(jìn)行留振時(shí)，應(yīng)持續(xù)10～20 s的時(shí)間，同時(shí)每向上提升1 m的高度，都要懸振30 s的時(shí)間，并反插5次。

d）在拔管時(shí)，速度按照1.5～3.0 m/min嚴(yán)格控制。

e）在拔管的同時(shí)做好振動(dòng)，將留振與反插充分結(jié)合到一起。在與地面相距1～2 m的地方，因側(cè)向約束力相對(duì)較小，所以不容易成樁，對(duì)此，在這一深度部位，可采用超載投砂的方法，并通過(guò)振擠來(lái)保證粒料密實(shí)度[4]。

f）繼續(xù)在振動(dòng)的同時(shí)向上拔樁，直到地面。

g）對(duì)樁架進(jìn)行移位，開(kāi)始對(duì)下一個(gè)孔位進(jìn)行施工。

5 質(zhì)量保證與控制

在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)采取以下措施保證施工質(zhì)量：

a）在樁管起拔過(guò)程中，速度不能太快，具體的起拔速度可通過(guò)試驗(yàn)確定，一般情況下按照1.5～3.0 m/min嚴(yán)格控制。

b）對(duì)每段樁的礫石灌注量進(jìn)行嚴(yán)格控制，通常按照樁孔體積，結(jié)合礫石處于中密狀態(tài)下的干密度通過(guò)計(jì)算確定，實(shí)際灌注量應(yīng)達(dá)到計(jì)算結(jié)果95%以上。

c）每段樁的實(shí)際起拔高度與留振的時(shí)間都應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定。

d）在軟黏土條件下進(jìn)行施工時(shí)，要在樁管進(jìn)入到土體當(dāng)中之前先向樁管當(dāng)中灌入一定量的礫石，將礫石打入至設(shè)計(jì)要求的深度后，連續(xù)振打2～3次，這樣能有效保證成孔質(zhì)量，為之后的施工奠定良好基礎(chǔ)[5]。

6 質(zhì)量檢驗(yàn)

a）對(duì)礫石樁進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)：

（a）樁身垂直度，采用觀測(cè)樁架與樁管實(shí)際垂直度的方法來(lái)檢驗(yàn)，要求不超過(guò)樁長(zhǎng)的1.5%。

（b）樁點(diǎn)位置，采用對(duì)兩個(gè)方向上的最大值進(jìn)行檢查的方法來(lái)檢驗(yàn)，要求偏差不超過(guò)±15 cm。

（c）灌砂石量，采用對(duì)施工記錄曲線進(jìn)行檢查的方法來(lái)檢驗(yàn)，要求不小于單位長(zhǎng)度的要求值。

（d）樁身強(qiáng)度，采用重型動(dòng)力觸探儀進(jìn)行檢驗(yàn)，樁體密實(shí)度達(dá)到10 cm、貫入的錘擊數(shù)不小于5擊的要求，場(chǎng)地范圍內(nèi)的礫石樁大部分處在中等密實(shí)狀態(tài)，承載力保持在300～450 kPa范圍內(nèi)。

（e）樁身，采用對(duì)施工記錄曲線進(jìn)行檢查的方法檢驗(yàn)，不得小于設(shè)計(jì)要求的值。

（f）樁徑，采用尺量的方法進(jìn)行檢查檢驗(yàn)，不得小于設(shè)計(jì)要求的值[6]。

b）完成對(duì)礫石樁的施工后，應(yīng)對(duì)加固效果進(jìn)行全面檢查，具體內(nèi)容包括：

（a）靜力觸探檢測(cè) 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，因施工振動(dòng)會(huì)使土體產(chǎn)生液化，孔隙水還沒(méi)有完全消散，工后10 d礫石樁之間的土體在擠密與振動(dòng)作用下導(dǎo)致孔隙水壓提高，強(qiáng)度只有原地基80%左右；工后20 d伴隨孔隙水壓不斷消散，以及固結(jié)程度不斷提高，礫石樁之間土體的強(qiáng)度可以恢復(fù)到原始狀態(tài)，局部點(diǎn)位承載力更是提高了10%～20%。

（b）載荷試驗(yàn) 對(duì)礫石樁與樁周土都進(jìn)行載荷試驗(yàn)，以此確定樁體及樁周土的實(shí)際承載力，然后通過(guò)計(jì)算確定復(fù)合地基整體的承載力。通過(guò)對(duì)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)可知，復(fù)合地基整體承載力達(dá)到170 kPa以上，相較于處理之前提高了近70%，加固效果十分顯著。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鹽漬化軟土不僅壓縮性較強(qiáng)，而且還有很高的鹽漬化程度，若作為公路工程的路基，則會(huì)產(chǎn)生諸多病害，如路基翻漿、沉陷與路面破壞，針對(duì)這種實(shí)際情況，可采用礫石樁的方法進(jìn)行加固處理。該方法將砂礫石作為主要加固材料，其粒徑控制在5～50 mm范圍內(nèi)，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過(guò)10%。另外，風(fēng)化后的石料不可在施工中使用，以免對(duì)地基土正常排水固結(jié)造成影響，并應(yīng)提高抗腐蝕能力，避免排水通道被堵塞。施工主要采用振動(dòng)沉管的方法，在向上起拔樁管的過(guò)程中，注意速度不能太快，并對(duì)各段實(shí)際灌料量進(jìn)行嚴(yán)格控制。經(jīng)試驗(yàn)可知，該工程鹽漬化軟基礫石樁處理技術(shù)合理可行，加固效果顯著，值得類(lèi)似工程參考借鑒。