淺談公路軟土地基砂樁施工和質量控制措施

陳碧云

寧波交通工程建設集團有限公司 浙江 寧波 315000

1 工程概況

福清濱海大通道江陰大道中段至江陰大道南段公路工程（樁號K0+000-K4+738.47）位于福清市江陰鎮工業集中區，道路沿線廣泛分布有魚塘、水溝、河道，表層多人工填土、填中砂，其他依次為淤泥夾沙、淤泥質土、粉質黏土等。作為路基地基持力層，由于人工填土、淤泥或淤泥質土的承載力較差，需要采用砂樁處理。擠密砂樁處理的路段為：K0+460-K1+740。主要工程量有擠密砂樁216125m、墊層20080.9m3、土工格柵126104m2。主要施工機械為D260型振動砂樁機、PC360型挖掘機和DZ500型裝載機[1]。

2 砂樁施工

2.1 施工工藝流程

準備工作→測量放樣→機具定位→打入套管→套管灌砂→振動密實→拔出套管→下一根樁施工。

2.2 操作要點

2.2.1 材料準備

2.2.1.1 根據當地情況選擇質優價廉的合格砂原材料。

2.2.1.2 場地準備。施工前對地面構筑物、地下管線進行調查、拆移，確認無障礙物后方可進行場地清理、平整；由于我標段部分軟基處理施工位于養殖塘內，待養殖戶放水完畢后，施工圍堰，需填筑海砂形成工作平臺（約1～1.5m），機械設備等方可進入場地內施工，整平場地后將砂樁位置準確放樣。

2.2.1.3 施工用電。根據施工需要合同段共設置2臺變壓器，并準備1臺TZH2型150kW柴油發電機備用，路基主線拉通用電線路。

2.2.1.4 機械布置。選用自動行走式振動沉樁機，配套帶活瓣樁尖的與砂樁同徑的管樁、下料斗，按照現場填砂進度進行布置。

2.2.1.5 測量放樣。根據砂樁平面布置圖，在路邊線用RTK放樣出砂樁施打邊線，打木樁拉線標識出施工范圍。在施工范圍內按照設計間距放樣出每根樁施打位置，并用木樁定位標識。

測量定位精度要求：控制樁±5mm；水準基點±10mm；半永久性控制點±10mm；砂樁樁位50mm。

2.2.2 砂樁施工

2.2.2.1 樁機就位。樁機按放樣點位就位，用全站儀檢查并校正樁管水平及垂直度，按照放樣位置縱橫向移動樁管，使管心與樁位對中。

2.2.2.2 樁管振動下沉。啟動樁機振動樁錘，使樁管緩緩下沉，下沉速度控制在2～3m/min，樁管下沉過程中注意觀察樁管偏斜情況，若發現樁管偏斜時及時扶正樁管。

2.2.2.3 樁管灌砂。根據沉管的刻度，當樁管沉至設計標高后，按1.1～1.2倍設計砂量灌入，若樁管一次性裝不下全部灌砂量，可以在振動擠密過程中補足。

2.2.2.4 拔管、振動擠密。待樁管內灌砂后，首次拔管應將樁管提升0.8～1米，提升時活頁自動打開，樁管內砂料順樁管流入孔內，按規范要求的速度降落樁管，振動擠壓20s。擠密時每次提升樁管0.5m/min，擠壓時間以樁管難以下沉為宜，如此反復升降壓拔樁管，直至所灌砂樁將地基擠密固結[2]。

2.2.2.5 完成該樁灌砂量，樁管提至地面，樁管移到下一樁位。

3 質量控制措施

3.1 技術要求

3.1.1 砂原材料質量要求。采用滲水率較高的潔凈砂，細度模數＞2.3，雜質及含泥量不應大于3%，有機質含量不大于1%，含水量＜7%，滲透系數不小于5×10-3cm/s。

3.1.2 砂樁施工主要技術指標（表1）。

表1 砂樁施工主要技術指標

3.1.3 質量檢查和檢驗標準（表2）。

表2 砂樁質量檢查和檢驗標準

3.1.4 砂樁堆載預壓質量標準（表3）。

表3 砂樁堆載預壓質量標準

3.2 主要措施

3.2.1 施工用砂進場后須經檢測后方可使用，確保砂的各項性能指標符合規范要求。砂料控制：砂料進場前按驗標要求進行檢驗，要求為級配良好的中粗砂，其雜質及含泥量不得大于3%。

3.2.2 砂樁的施工順序：施工采用間隔跳打的順序施工，按先打第一排的各樁，接著向前推進隔一排打第三排的各樁，然后再退回一排打第二排各樁，以此類推。

3.2.3 樁長及拔壓管控制：樁管下沉前，在樁機塔架上畫好刻度尺以滿足設計和工藝參數的高度控制線，施工時嚴格按照此操作。

3.2.4 若灌砂量不足，砂的含水率不佳或加水量不足，就會引起成樁樁身密實度不足，引起疏松現象。因此要嚴格控制投砂量。灌砂時的含水量應加以控制：對飽和土層，可采用飽和狀態砂；對非飽和土或雜填土，或能形成直立的樁孔壁的土層，含水量控制在8%以內。

3.2.5 沉樁時樁管豎直度不夠，或受鄰樁振沖影響，容易引起已成砂樁傾斜。因此沉樁時要經常校正樁管豎直度，相鄰樁應間隔跳躍施工，避免相互間震動影響。

3.2.6 樁底空松或樁底端料少或無料會引起短樁，沉管時遭遇局部硬土層或孤石，處理不當也會造成樁長不夠。如果遇到土層或孤石，處理方法最好是即時停機，在樁位旁邊試打，確定硬土層范圍，然后考慮變更在鄰位樁；拔管前必須灌滿砂料，并留振1min。

3.2.7 斷樁是施工中常見病害，造成的原因有反插深度有誤、塌孔、卡管活頁打不開等。要嚴格按工藝性試樁提供的技術參數及成樁步驟控制拔管高度、留振時間，否則易出現斷樁，不能保證樁身的連續性。

3.2.8 卡管為成樁中常見現象，要整修活頁，使活頁開啟靈活打開。

3.2.9 全過程實行旁站監督，嚴格控制樁身垂直度、樁位偏差、樁長及砂料灌入量，作好施工記錄，并按照驗標規定的檢驗數量和檢驗方法對其進行檢驗，確保樁的質量滿足設計要求。

3.2.10 為防止堵管，避免樁體不連續，須做到以下幾點：

3.2.1 0.1 樁管就位時，管底鋪0.05m3左右的砂，防止淤泥擠入樁底活瓣縫隙。

3.2.1 0.2 雨天施工，由于現場砂料含水量大，暫留在樁管內的砂容易在激振力作用下達到密實而不易下料。

3.2.1 0.3 現場裝載機鏟運砂時，帶進的泥團，灌砂前一定要將泥團清理出來。

3.2.1 0.4 成樁結束后，樁管帶出的部分淤泥及施工廢棄物要及時清除到指定地點，按設計要求進行處理[3]。

4 質量檢測

工程施工完成后經有資質的第三方檢測（圖1），采用重型圓錐動力觸探試驗試驗點共13處。重型圓錐動力觸探試驗按《建筑地基檢測技術規范》（JGJ-340-2015）的有關規定及設計要求進行。在試驗標高對砂樁連續進行觸探，試驗過程中穿心錘自由下落，落距為76cm，將探頭豎直打入砂樁中，每打入10cm的錘擊數即為N63.5；采用自動落錘方式，探桿偏斜不超過2%，防止錘擊偏心、傾斜及晃動，錘擊速率宜為每分鐘15～30擊；當連續三次N63.5＞50時，可停止試驗或改用鉆探、超重型動力觸探。當有硬夾層時，宜穿過硬夾層后繼續試驗。試驗結果均達到密實要求。

圖1 重型圓錐動力觸探試驗

5 結束語

根據當地情況選擇質優價廉的合格砂原材料，采用砂樁對整個地基起到擠壓密實的作用，與周圍被加固土一起組成復合地基，可提高地基承載力、減少沉降、防止振動液化等，同時降低工程造價。在砂樁施工中采取嚴格質量控制措施，提高工程質量。本工程現已通過驗收并通車，使用情況良好。