簡述公路施工中軟土地基處理

劉鴻鵠

(貴州省畢節公路管理局)

1 砂樁軟基處理設計

1.1 砂樁的作用

砂樁是為提高軟土低級的承載力，在需要進行地基處理的范圍內，由碎石、沙礫、礦渣、砂等松散粒料做樁料，采用專用機械設置成交大直徑的樁體。專用機械一般為振動沉管機、水振沖器等。設置砂樁后樁與樁間土形成復合地基。砂樁是通過置換軟土、加速地基排水固結作用、樁的應力集中作用共同來提高穩定系數的，通常不考慮它對地基土的擠密作用。

1.2 設計計算

1.2.1 加固深度

(1)當軟土層不厚時，應穿透軟土層;

(2)當軟土層較厚時，對按變形控制的工程，加固深度應滿足砂樁復合地基變形不超過地基容許變形值并滿足下臥層承載力的要求;

(3)當軟土層厚度較大時，對于按穩定性要求控制的工程，加固深度應不小于最危險滑動面以下2 m的深度;

(4)在可液化地基中，加固深度應按要求的抗震處理深度確定;

(5)樁長不宜小于4 m。

1.2.2 樁徑

根據置換率要求、成樁方法、施工機械能力等因素綜合考慮確定砂樁直徑。在飽和軟弱粘性土中盡可能采用較大的直徑。目前國內采用的樁徑一般為0.3～0.8 m，國外最大達2 m。

1.2.3 材料

宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5%。在對砂樁成型沒有足夠約束力的軟弱粘性土中，可以使用砂和角礫混合料。樁孔填料量應通過現場試驗確定，估算時可按樁孔體積乘以充盈系數1.2～1.4確定。

1.2.4 墊層

在砂樁施工完成之后，需要在地面鋪設大約40 cm左右厚度的墊層，墊層的主要材料應該是砂石。在進行墊層鋪設施工中，主要采用的鋪設方法是分層敷設，并且使用振搗器對其進行振搗和壓實。如果在施工中出現地面過軟，并且施工機械無法正常進行施工時，可以在砂樁施工前鋪設墊層。

1.2.5 砂樁復合地基的穩定計算

(1)設有砂樁的復合地基的路堤整體抗剪穩定系數按有關公式計算，且當第i土條的滑裂面處于地面線以下復合地基區域深度內時，應考慮樁體對土的置換率、樁土應力比。復合地基的抗剪強度按以下公式計算

式中:h1i、γ1i分別為在第i土條中路堤部分的高度(m)及容重(kN/m3);hci、γc分別為在第i土條中樁料部分的高度及容重;η為樁對土的置換率，樁在平面上宜為等邊三角形布置，三角形分布時

當樁在平面上為正方形布置時

式中:D為樁的直徑;B為樁位布置正方形或三角形的邊長;μs為樁間土的應力折減系數，其值為:μs=1/［1+(n-1)η］;μc為樁的應力增加系數，其值為:μc=n/［11+(n-1)η］;n為樁土應力比，宜為當地或類似實驗工程的試驗資料確定。無資料時，n可取2～5。當樁底土質好、樁間土質差時取高值。cui為第i土條滑裂面以下時，該滑裂面所處土層的天然不排水抗剪強度;φc為樁料的內摩擦角，當樁料為碎石時可取38°，當樁料為沙卵石時取35°，當樁料為砂時可取28°;α為土條底部滑裂面對水平面的夾角。

(2)若按公式［∑(si+Δsi)+∑(sj+pj)］/PT計算設有砂樁的復合地基上路堤整體抗剪穩定安全系數，且當第i土條的滑裂面處于地面線以下的復合地基區域深度時，上式中的 si、Δsi應按下式計算

式中:Wci= γchciΔXi，其他符號意義同前。

(3)若按公式F=［∑ki+∑kj］/PT計算設有砂樁的復合地基上路堤整體抗剪穩定安全系數，且當第i土條的滑裂面處于地面線以下的復合地基區域深度時上式中的ki應該按下式計算

其中:Msi=(Woi-Wwi+ μsW1iUi)tanφi;Mci=(Wci-Wwi+ μcW1iUi)tanφc;msi=cosαi+tanφisinαi;mci=cosαi+tanφcsinαi。

式中符號意義同前。

2 砂樁軟基處理施工

2.1 施工放樣

施工中一項重要的工作就是進行施工放樣，主要方法就是利用全站儀將路基兩面的縱向控制樁進行測量放樣，接著再利用鋼尺以砂樁的布置圖為依據將砂樁的具體位置進行一一的放出，與此同時，需要利用較小的木樁將每一個砂樁的具體位置進行確定。施工放樣工作結束之后，就需要對砂樁的具體位置、數量以及布置砂樁的具體形式進行核對，并且需要對砂樁位置的準確性進行保證。

2.2 樁機就位

在進行樁機就位作業時，首先要做的就是對樁機的垂直度以及平整度進行檢查，檢查的主要方法就是利用全站儀采用垂直以及水平兩個方向的方法對樁機的位置進行調整和確定，這樣做的主要就是為了保證樁機為垂直度以及水平度能夠滿足規定要求。在進行樁機檢查的過程中，必須保證樁位的準確性，應該將樁機位置的偏差控制在合理的范圍之內。

2.3 樁管下沉

進行樁管下沉的主要方法就是對樁錘電機進行利用，首先將樁錘電機打開，然后對砂樁進行樁錘，使得樁管發生下沉，接著在樁管下沉之后，并且采用合理的方法對樁管下沉的深度進行合理的控制，這樣做的主要目的就是為了保證砂樁的長度符合設計要求的長度。在樁管發生下沉的過程中，要保證樁管沿著導向架進行下沉，保證樁管與導向桿保持水平，在樁管下沉的過程中，如果發現壯觀發生偏斜，那么需要及時采用措施將樁管的位置扶正，并且將其偏差控制在合理的范圍內。

2.4 灌砂

在樁管下沉作業結束之后，并且已將樁管的長度控制與設計長度一致之后，就可以開始進行灌砂作業，在進行灌砂作業時，需要對灌砂的數量進行嚴格的控制，通常來說，灌砂梁主要是設計灌砂梁的1.1～1.2。在灌砂的過程中，如果樁管中無法將一次性需要灌入的砂量進行存貯，那么可以在振動擠密過程中補足。在進行灌砂作業的同時，需要向樁管內加入壓縮空氣或者是加入水，這樣做的主要作用就是便于啥向樁外排出。如果在排砂的過程中，發生堵塞或者是困難的現象，那么需要將加入的風量進行適當的增加。

2.5 拔管、樁管下沉

首先將樁管進行提升，將提升的高度空載在90 cm左右，在進行樁管提升的過程中，要保證樁尖自動打開，保證樁管中的砂料能夠順利的流入孔中。在進行樁管降落的過程中，要根據相關規定的速度進行降落，并且保證樁管振動擠壓的的時間控制在17 s左右。

2.6 沉樁過程中的振動擠密

在沉樁過程中的振動機密作業中，保證對樁管每次提升的高度控制在50 cm左右，具體擠壓的時間需要根據樁管下沉的難易進行決定，接著按照上述方法對樁管進行反復的提升和下沉，一直到利用灌砂將軟基進行擠密。在完成一個砂樁的灌砂作業之后，就可以將樁管提升到地面上，然后再進行下一個樁管的施工。

3 結語

隨著交通運輸行業的不斷發展，在公路建設中遇到軟基的幾率也越來越大，因而也應該更加重視軟基的處理，保證公路工程建設的質量與安全。

［1］王乃坤.擠密砂樁施工方案在某高速公路建設中的應用［J］.黑龍江交通科技，2010，(9):56-57.

［2］黃清.擠密砂樁施工及其質量控制的探討［J］.-黑龍江科技信息，2008，(14):90-91.

［3］張禧華.擠密砂樁技術在公路路基處理中的應用［J］.科技信息，2010，(3):45-46.