碎石樁結合反壓護道法在公路軟基處理中的應用

邵宗鶴

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 工程概況

尼日利亞某公路項目始于EKET市內，止于某國際石油公司門口，該路路面全寬22.28m，橫斷面為雙向6車道。由于地處入?？?，全線多為丘陵和沼澤地帶，軟土地基分布廣泛，地質表層多淤泥質黏土，深度達到6～15m不等，以下為中密砂層。該路作為美孚石油公司通往外界的唯一一條道路，其工程進度和質量備受外界矚目。由于該工程中存在大部分軟基工程，且存在正常換填填筑初期部分路基出現了失穩滑動開裂現象，針對該段的鉆探揭露表明，該段土層自上而下依次為填筑土、第四系全新近海積潟湖相沉積淤泥質亞黏土、粉砂、海積的細砂、海積潟湖相沉積淤泥及海陸交互沉積的亞黏土，路基兩側土質為濱海相沉積土，承載力低，沉降變形大，路堤不穩定，土質力學指標如表1所示。為了加固該類型路段地基，提高地基的穩定性和承載力，施工單位采取碎石樁結合反壓護道的方式具體展開。

2 公路工程軟基加固施工中的碎石樁技術

2.1 施工設備

施工過程使用率最高的當屬振動沉管打樁機。該設備由起重機、振動機、套管以及料斗等組成，其中料斗和套管連接在一起構成一個整體，并與振動機緊密連接。起重機分為行走系統、塔架、卷揚機。起重機的電機功率通常為45kW，設備荷載為25N。振動機內設一對橫軸，以及加固在橫軸上的偏心擺重，電機功率是60kW。

表1 原狀土層物理力學特性指標

2.2 施工工藝流程及參數

施工工藝流程如下：

1）布樁型式：本次設計處理路基寬度為28m，考慮處理范圍兩側各延拓1m，總處理寬度達到了30m，屬于較大寬度的處理斷面。為確保處理均勻，因而采用梅花型布樁型式，通過與設計單位反復核對驗算，設計樁徑為0.5m，樁間距為1m，三角形布置，樁深深入中砂層1m。通過驗算，承載力與沉降均能滿足道路使用要求。

2）施工準備：全面勘測定位，確保機械設備正常運行。

3）檢測并設計套管所處位置。

4）啟動振動機，將套管深入土中，控制振沖機的速度為2.0～4.0m/min，振沖機緩緩下落，直至深度符合設計標準。

5）套管深入土中之后，其臨近的土體會被擠密，此時將料斗套入樁管，并投入一定量的碎石到樁管內，當碎石到達套管高度的0.8倍高時停止投入，待碎石樁停留約2min，將振動管拉回至指定高度，壓縮空氣可將樁管內部的碎石擠壓排出。

6）當套管振動反插至規定深度時，要求碎石樁繼續停留約2min，在此期間振動操作持續進行，目的在于壓實排除的碎石，且碎石會重新擠壓臨近的土。

7）將振動提管拉至沉管整體高度的1/2部位時，可繼續展開二次填料操作，要求填料沒過樁管，后期樁管的拔出速度需要保持在約1.3m/min。

8）上述的壓管、拔管繼續重新操作約6次，直至打到地面變為碎石樁。

9）操作結束后將沉管抽出，同時將施工設備挪離該施工點，到達另一需要碎石樁操作的施工點，繼續重復以上操作。

10）成樁順序：考慮其擠密程度存在天然上限，為了便于路基中心段施工，擬采用由路基兩側向路基中心進行的施工方法，確保中心碎石樁能順利下樁，且不會由于砂土密實而導致造孔失敗。同時，由于本場地軟土抗剪強度極低，為避免振沖過程擾動樁間土使其強度進一步降低，采用跳樁工法進行施工，確保振沖器的影響范圍不會干擾到隔樁的樁間土[1]。

2.3 施工質量控制關鍵點

施工質量控制關鍵點包括以下幾方面：

1）樁位控制。該工序需要專業人員進行設計操作。保障整個放線過程嚴格遵循施工標準，同時做好樁位的復核記錄。

2）機具就位。要求振沖器和樁的中心高度一致，確保振沖器穩固安裝，同時樁位偏差小于100mm。

3)碎石樁安裝前的質量檢測。原材料的檢測指標主要包括：碎石粒徑≤5cm，泥土含量≤5%。

4）碎石樁施工的質量檢測。要求派遣專業管理人員對施工過程進行監控，并對應做詳細記錄，確保碎石樁安裝的高質量。

5）事后質量監控。首先，對施工過程使用的機械裝備進行全方位打掃，確保再次使用時的入孔質量；其次，做好數據整理工作，對施工過程中出現的事故原因進行分析記錄，保障工程的高質量[2]。

3 反壓護道法

施工單對曾出現失穩滑動開裂現象的路段位進行計算及方案對比，最終采用碎石樁施工完畢后加反壓護道加固處理的方案。需要注意的是，在使用反壓護道法處理公路軟基時，要準確把握路堤的穩定性及其沉降幅度對反壓護道法設計的影響。具體可通過碎石樁路堤的穩定系數來計算出反壓護道的設置寬度，可利用碎石樁路堤的沉降幅度計算出反壓護道的填筑速率。

1）工序：首先，進行抽水；其次，在計算出反壓護道寬度后，在規定范圍之內展開分層填砂，并對其進行碾壓，確保碾壓高度和設計標高之間的偏差控制在約0.5m；最后，鋪筑松砂。

2）該方案設計路基外反壓護道寬度為13m，填筑高度為1m，填料為河沙，護道長度與軟基處理長度相同（見圖1），該方案經計算滑動穩定系數為1.27，計算工后最終沉降為0.47m。

圖1 反壓護道段成型

3）為了預防在填土過程中出現路堤失穩現象，需要提前對斷面展開全面檢測，控制好填土的速率，具體的控制指標包括：（1）豎向沉降速率＜10mm/月；（2）水平位移＜5mm/月；（3）靜孔隙水壓力與填土荷載比＜0.6。

4 加固效果

在處理路段設置監測點，對地表沉降進行了跟蹤觀測（見表2）。觀測表明，處理路段兩側未出現側滑和路基沉積量過大現象，各點平均沉降約為0.18m，總工后沉降約為0.47m，0.47-0.18=0.29m＜0.3m，符合設計標準。

表2 各監測點沉降觀測記錄

5 結語

綜上所述，本文中引用的方法均為軟基處理施工技術中比較成熟的方法，通過碎石樁結合反壓護道的輔助施工對于濱海沉積地基的改良與加固效果顯著，值得同類型地基處理工程借鑒和參考。