公路軟基工程施工中的砂樁堆載預壓法

余濤

軟土地基（軟基）是公路工程中較為棘手的不利地質(zhì)條件，具有含水量大、處于流塑或半流塑狀態(tài)、承載力十分小的特點，如處理不當，將影響公路路基的穩(wěn)定性，在公路通車后產(chǎn)生較大的沉降，故在公路路基的施工中，軟土地基的處理尤為重要。鑒于此，本文以砂樁堆載預壓法地基加固原理為切入點，結(jié)合工程實例，重點圍繞軟基的砂樁堆載預壓法應用要點展開探討。實際結(jié)果表明，通過砂樁堆載預壓法的處理，有助于軟基的排水固結(jié)，提高其穩(wěn)定性，滿足軟基上的公路路基工后沉降不得大于限值的要求。

一、砂樁堆載預壓法的地基加固原理

具體來說，即通過振動沉管機的應用，將套管打至指定的深度位置，在擠密作用下使套管周邊的土體致密，向其中灌入中粗砂，而后以緩慢的速度多次提升、反插，持續(xù)振動密實，構(gòu)成完整的樁體結(jié)構(gòu)。此外，于樁體頂部設(shè)砂碎墊層及縱橫向自溝，以構(gòu)成完善的排水體系，在路基填土的重力作用下，軟基中的水流向砂樁，在砂樁向上提升至砂墊層并向外排出地面，使軟基達到排水固結(jié)的目的，軟基經(jīng)排水固結(jié)后，提高了地基的承載力，避免發(fā)生公路通車后路基產(chǎn)生大于限值的工后沉降的現(xiàn)象。

二、工程概況

某公路工程，沿線存在軟土地基路段，先期采用真空預壓的方法處理軟基，地表地基承載力達60kPa以上。根據(jù)工程施工要求以及實際情況，采用砂樁堆載預壓法，通過此施工工法的應用，發(fā)揮出其固結(jié)軟基、施工便捷、經(jīng)濟高效等多重應用優(yōu)勢，進一步提高地基的承載力，使其至少達到85kPa，為公路路面等相關(guān)結(jié)構(gòu)的施工創(chuàng)設(shè)堅實的基礎(chǔ)。

1.砂樁堆載預壓的基本思路

砂樁樁徑0.5m，按1.8m的間距依次布設(shè)，堆載高度為路面頂高程的基礎(chǔ)上增加2m，堆載時間至少達6個月，經(jīng)全面的檢查后，若工后沉降被控制在許可范圍內(nèi)，方可卸載。

2.砂樁堆載預壓的具體要點

（1）施工順序

砂樁施工工作量較大，以進度安排為準，從路基兩側(cè)開始施工，逐步向中間推進。

（2）施工方法

關(guān)鍵施工思路在于：清理打樁場地的雜物并采取平整處理措施，打樁機等相關(guān)施工裝置依次就位，經(jīng)姿態(tài)調(diào)整以及穩(wěn)固處理后，開始施工各樁基。

具體而言，樁機就位時，先對中調(diào)平，再校正樁管的垂直度，精準測定鉆桿的長度，確定深度線后利用紅油漆準確標記，作為樁身長度的控制基準。待各項準工作落實到位后，在樁點位處堆載適量的砂，目的在于使沉管有效對中。

此后，啟用振動沉樁機，通過該裝置的應用，振動下沉至樁底標高位置，隨后提升樁管并打開樁尖，暫停振動作業(yè)，向樁管內(nèi)加水，分批次投入砂料。考慮到砂料的密實度要求，拔管前應當先振動1min，隨后以緩慢的方式提升樁管，全程速度穩(wěn)定在1～5m/min，且提升量達到1.0m后均留振30s。反插遵循的是由深到淺的基本原則，通常原則上反插次數(shù)至少達到5次，確保樁長和灌入砂量均可滿足要求。待施工樁的灌砂量達標后，將樁管提升至地面，根據(jù)施工進度，轉(zhuǎn)移樁管至下一樁位處，按此順序有序施工。

（3）排水墊層施工

開挖至設(shè)計樁頂標高位置后，全方位清理樁頭處的各類雜物，此后將砂碎以分層的方式依次鋪筑在砂樁頂面。為確保在經(jīng)過預壓處理后地下水可以高效外排，應當增設(shè)自溝，即沿著線路方向按50m的間距依次設(shè)置，通過該設(shè)施的應用，將水高效排至自溝兩端的集水井內(nèi)，此后再經(jīng)由排水溝進一步疏散，將其轉(zhuǎn)移至路基外部，從而避免路基積水問題。

（4）堆載預壓原則

堆載預壓遵循的是分層的原則，在做好堆載預壓工作后，可以加快基底和路基本體的下沉速度，從而有效減低空隙比和含水量，改善土體的狀態(tài)，使其具有足夠的密實度，以免在后續(xù)出現(xiàn)工后大幅度沉降的情況。

加載采取的是分級的方法，詳細觀察各級荷載的地基情況，只有在具有穩(wěn)定性后方可進入下一級加載環(huán)節(jié)。預壓土填筑施工期間，精準控制各層的厚度，以中型碾壓機較為合適，經(jīng)壓實處理后，應當保證壓實度至少達到80%。

（5）卸載

經(jīng)加載作業(yè)后，若同時滿足如下要求，則可以卸載：砂樁段預壓期至少達到6個月；以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)推算后確定工后沉降量，所得結(jié)果控制在容許值以內(nèi)；月沉降量≤5mm并且可以同時兩個月符合該條件。

3.砂樁堆載預壓施工質(zhì)量的檢驗

施工過程中，加強對砂樁施工質(zhì)量的檢驗，準確判斷軟基的處理情況，與設(shè)計要求展開對比分析，明確其是否滿足要求。在此基礎(chǔ)上，進一步確定卸載時間。在質(zhì)量檢驗與控制工作中，樁距、樁徑、樁長等均為關(guān)鍵的考慮指標，應當根據(jù)所掌握的數(shù)據(jù)準確判斷樁體質(zhì)量，具體體現(xiàn)在樁體砂密實度、單樁復合地基承載力等方面，若不滿足要求則需及時采取處理措施，經(jīng)處理后再次檢驗，直至完全達標為止。

（1）砂樁結(jié)構(gòu)應保持密實的狀態(tài)，在質(zhì)量檢驗中通常可采用動探Ⅱ型的方法，每貫入30cm的錘擊數(shù)不可低于標準值，否則視為不合格。

（2）組織單樁復合地基承載力靜載試驗，以實際建設(shè)條件以及質(zhì)量要求為準，合理調(diào)整試驗的頻率。砂樁具有較明顯的擠密作用，考慮到此方面的特性，承載力按70kPa控制。待砂樁打設(shè)工作落實到位并且滿足靜置28d的時間要求后，共分8級有序加載，每級荷載增量取17.5kPa，根據(jù)測定的數(shù)據(jù)繪制荷載-沉降曲線，對曲線的形態(tài)做全面的觀察，若其具有光滑的特點，則滿足要求。

（3）卸載后，組織土工試驗，重點考慮天然含水量、飽和度、塑限等指標，將加固前后的數(shù)據(jù)展開對比分析，從而對加固情況做出較準確的判斷。

三、砂樁堆載預壓法應用過程中的質(zhì)量控制措施

經(jīng)堆載預壓處理后，固結(jié)度可以提升至90%以上，此時較好地改善了軟基的性能，使其具有較高的承載力。為充分發(fā)揮出砂樁堆載預壓法的應用優(yōu)勢，在施工中應當加強質(zhì)量控制，從源頭上規(guī)避質(zhì)量問題，主要考慮如下幾點：

（1）砂料為重要的施工材料，在進場時按規(guī)范檢驗，保證其顆粒細度模數(shù)＞3，含泥量≯3%，滲透系數(shù)≮0.05cm/s，若各項指標均滿足要求，則可以投入使用。

（2）樁孔內(nèi)填料量應當根據(jù)計算結(jié)果加以控制，即采取的是樁孔體積乘以充盈系數(shù)的方法。取值方面，充盈系數(shù)暫定為1.3，其并無特定值，具體根據(jù)試樁參數(shù)而定。施工期間，若地面存在沉降或隆起的情況，則靈活調(diào)整填料量，以適應實際施工需求。

（3）打樁機機架應當維持穩(wěn)定，套管上下移動的導軌需始終保持垂直的狀態(tài)，施工時由專員利用經(jīng)緯儀加以檢驗，以確定其垂直度，若存在偏差則及時調(diào)整，經(jīng)過動態(tài)化的控制后，維持樁身姿態(tài)的合理性。

（4）砂樁施工期間，對于地面以下1～2m的土層，該部分應當采取超量投砂的方法，輔以壓擠措施，從而切實提高表層砂的密實度。較之于設(shè)計用量而言，若實際砂樁灌砂量未達到該值，則在原位將樁打入，適當補充灌砂后再次采取施打措施，此外也可采取在旁邊補樁的處理方法。

（5）施工時精準控制拔管高度和拔管速度，要求成型的樁身結(jié)構(gòu)具有連續(xù)性，以免因操作不當而誘發(fā)斷樁問題。若因特殊原因而斷樁，則有必要在旁邊補樁。

（6）砂樁施工結(jié)束后，開挖出樁頭，做好對樁頂區(qū)域的清理工作，避免該處殘留淤泥或是其它雜物。對于成型的砂樁，應當具有足夠的透水性與穩(wěn)定性，以便后續(xù)可以高效堆載預壓排水。

四、結(jié)語

綜上所述，本文以公路軟基工程實例為依托，重點對其砂樁堆載預壓法展開探討，體現(xiàn)在施工流程、具體施工方法、質(zhì)量控制等方面。從實際施工質(zhì)量檢驗結(jié)果來看，砂樁的質(zhì)量達標，且施工全程未出現(xiàn)任何安全事故，能夠有效解決軟基承載力不足、含水量較高等問題。可見，砂樁堆載預壓法在軟基施工中具有可行性，該方法具有較高的參考價值。