礫石樁加固公路鹽漬化軟土路基施工技術要點

李希杰

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，河北 石家莊 050021）

礫石樁指的是通過水沖、振動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，以此形成一個直徑較大的由砂石或碎石構成的完整樁體。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使地基排水條件發生很大變化，提供很大的排水通道，為地基土中水的排出創造良好條件，還能提高抗腐蝕能力，避免排水通道被結晶鹽等物質堵塞。采用沉管的方法進行礫石樁施工對場地地質條件基本沒有要求，而且公路所在地區的石料儲備豐富，能實現就地取材，成本相對較低，十分適合在鹽漬化軟土情況中使用。

1 工程概況

某公路所在場地地下水埋深相對較淺，且地表排水情況較差，分布有大量鹽漬土，經測試，其鹽漬化程度可以達到過鹽漬土，土體的天然含水量在27.4%～39.8%范圍內，液限在28.1～39.1范圍內，孔隙比在0.74～1.07范圍內，壓縮系數在0.24～0.43范圍內，上述指標都十分接近軟土標準，加之鹽漬化程度超過弱鹽漬土，故屬于典型的鹽漬化軟土。對于該類土，不僅壓縮性較強，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行施工，容易產生很多病害，包括路基翻漿、不均勻沉陷和路面破壞，對公路正常使用有很大影響，應做好加固治理。

對于鹽漬化路基，可采用以下幾種方法處理：a）提高路基；b）設置隔斷層；c）強夯處理；d）浸水預溶與強夯處理相結合；e）采用半剛性基層；f）擠密樁加固；g）二灰穩定法；h）換填處理；i）化學處置。在選擇具體處治方案的過程中，應充分考慮軟土性質及易溶鹽的危害。該公路K382+400—K382+700段分布有沉積厚度可以達到5～7 m的鹽漬化軟土，應對其進行深層處治，通過對多方案的綜合對比，決定采用礫石樁對本工程鹽漬化段進行深層處理。

2 施工材料與設備要求

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，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過10%，應注意已經風化的石料不可在施工中使用[1]。

2.2 施工設備要求

該工程礫石樁施工主要使用振動沉管的方法進行，沉管設置為振動機、料斗、打樁機，在打樁機中，套管內徑為385～450 mm，使樁身直徑達到500 mm以上。在振動沉管過程中，振動頭的頻率按照24.5 Hz控制，而電壓應穩定在360～400 V范圍內。對于激振力，應控制在100～150 kN范圍內，對于振孔器的電流控制在80 A。振動沉樁錘作為施工主要設備類型，其主要技術參數包括：a）電動機功率為45 kW；b）激振頻率為1 030 r/min；c）電機轉速為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）樁頭形式采用活頁式平底樁頭。除振動沉樁錘，還需使用到以下幾種機械設備：自立式樁架，主要由行走機構、平臺、支撐、動力機構、電器與附屬起落架幾個部分構成，依靠自身動力即可完成吊錘、行走、回轉、起落、傾斜度調整，在多樁位施工中經常使用；灌砂樁管，由無縫鋼管通過焊接而成，在管的下端設置圓錐形的樁尖，主要技術參數包括：外徑500 mm、內徑472 mm、樁管長7 m、樁尖長0.7 m、進料口長0.65 m、樁管容積1.22 m3；輔助設備包括裝載機，型號為ZL-40，規格2 m3，數量為1臺；自卸汽車1臺；變壓器，型號為SJ-320，規格為320 kV·A，數量為1臺；千斤頂，型號為LQ-30，頂力為30 t，數量為3臺；起重機，型號為QL3-16，規格為16 t，數量為1臺[2]。

3 施工工藝流程

礫石樁的施工工藝流程為：a）清除場地范圍內的表土并鋪設厚度達到30 cm以上的砂礫；b）組織吊機進場；c）使振孔器到指定位置；d）開啟振動器開始擠土成孔；e）將振孔器提起，并向孔內倒入礫石；f）振搗；g）再次將振孔器提起，并向孔內倒入礫石；h）二次振搗；i）制樁直到孔口處；j）移動到下一個點進行施工[3]。

4 操作方法與要點

a）借助振動沉樁錘以1～2 m/min的速度把樁管打入到地基當中，直到設計要求的深度，然后振動0.5 min的時間，通過振動將樁管拔出5 cm。通過這樣的處理，能使樁尖開口，起到減小起拔過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備好的礫石料，使礫石料高度達到實際抽拔高度的2～3倍。

c）采用振孔器進行留振時，應持續10～20 s的時間，同時每向上提升1 m的高度，都要懸振30 s的時間，并反插5次。

d）在拔管時，速度按照1.5～3.0 m/min嚴格控制。

e）在拔管的同時做好振動，將留振與反插充分結合到一起。在與地面相距1～2 m的地方，因側向約束力相對較小，所以不容易成樁，對此，在這一深度部位，可采用超載投砂的方法，并通過振擠來保證粒料密實度[4]。

f）繼續在振動的同時向上拔樁，直到地面。

g）對樁架進行移位，開始對下一個孔位進行施工。

5 質量保證與控制

在實際施工過程中，應采取以下措施保證施工質量：

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

b）對每段樁的礫石灌注量進行嚴格控制，通常按照樁孔體積，結合礫石處于中密狀態下的干密度通過計算確定，實際灌注量應達到計算結果95%以上。

c）每段樁的實際起拔高度與留振的時間都應通過現場試驗來確定。

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

6 質量檢驗

a）對礫石樁進行質量檢驗的內容、標準：

（a）樁身垂直度，采用觀測樁架與樁管實際垂直度的方法來檢驗，要求不超過樁長的1.5%。

（b）樁點位置，采用對兩個方向上的最大值進行檢查的方法來檢驗，要求偏差不超過±15 cm。

（c）灌砂石量，采用對施工記錄曲線進行檢查的方法來檢驗，要求不小于單位長度的要求值。

（d）樁身強度，采用重型動力觸探儀進行檢驗，樁體密實度達到10 cm、貫入的錘擊數不小于5擊的要求，場地范圍內的礫石樁大部分處在中等密實狀態，承載力保持在300～450 kPa范圍內。

（e）樁身，采用對施工記錄曲線進行檢查的方法檢驗，不得小于設計要求的值。

（f）樁徑，采用尺量的方法進行檢查檢驗，不得小于設計要求的值[6]。

b）完成對礫石樁的施工后，應對加固效果進行全面檢查，具體內容包括：

（a）靜力觸探檢測 根據檢測結果可知，因施工振動會使土體產生液化，孔隙水還沒有完全消散，工后10 d礫石樁之間的土體在擠密與振動作用下導致孔隙水壓提高，強度只有原地基80%左右；工后20 d伴隨孔隙水壓不斷消散，以及固結程度不斷提高，礫石樁之間土體的強度可以恢復到原始狀態，局部點位承載力更是提高了10%～20%。

（b）載荷試驗 對礫石樁與樁周土都進行載荷試驗，以此確定樁體及樁周土的實際承載力，然后通過計算確定復合地基整體的承載力。通過對相關試驗結果的統計可知，復合地基整體承載力達到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 結語

綜上所述，鹽漬化軟土不僅壓縮性較強，而且還有很高的鹽漬化程度，若作為公路工程的路基，則會產生諸多病害，如路基翻漿、沉陷與路面破壞，針對這種實際情況，可采用礫石樁的方法進行加固處理。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，顆粒含量在50%以上，且含泥量不超過10%。另外，風化后的石料不可在施工中使用，以免對地基土正常排水固結造成影響，并應提高抗腐蝕能力，避免排水通道被堵塞。施工主要采用振動沉管的方法，在向上起拔樁管的過程中，注意速度不能太快，并對各段實際灌料量進行嚴格控制。經試驗可知，該工程鹽漬化軟基礫石樁處理技術合理可行，加固效果顯著，值得類似工程參考借鑒。