高速公路軟基加固采用振沖碎石樁施工技術(shù)研究

摘要：簡述某高速公路工程某合同段的工程概況，從樁位布置、施工參數(shù)和樁體材料配比等方面敘述施工設(shè)計方案，從施工準(zhǔn)備、施工程序等方面詳細(xì)闡述振沖碎石樁施工技術(shù)，并進(jìn)行了施工效果測試。測試結(jié)果表明，本文所述在高速公路軟弱路基加固工程中采用振沖碎石樁施工技術(shù)，其抗壓能力較強，成孔質(zhì)量較好，符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：高速公路；振沖碎石樁；軟基加固；施工技術(shù)

0" "引言

在高速公路工程的施工過程中，常會遇到基礎(chǔ)方面的問題[1]。其中軟弱地基具有高含水量、低強度等特性，常給路基施工帶來困難[2]，為此在施工過程中需要改進(jìn)施工工藝，以提高路基的穩(wěn)定性[3]。為了解決軟弱地基帶來的各種問題，常引入振沖碎石樁施工技術(shù)。采用振沖碎石樁施工技術(shù)不僅能顯著提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，解決不均勻沉降問題，還有利于提升整個施工項目的施工質(zhì)量，降低施工成本，對高速公路建設(shè)具有重要意義。

將振沖碎石樁技術(shù)應(yīng)用于高速公路地基工程施工過程中，需要妥善處理資金投入與整個項目成本之間的關(guān)系[4]，確保充足的資金投入，以保證該項技術(shù)在工程施工過程中真正發(fā)揮作用[5]，為此施工單位必須加強對振沖碎石樁施工技術(shù)的研究。

在高速公路基礎(chǔ)施工過程中，通過掌握和優(yōu)化該項技術(shù)，可進(jìn)一步提高軟土路基的穩(wěn)定性，有效降低工程成本，為高速公路建設(shè)提供更可靠和比較經(jīng)濟的解決方案，確保施工過程的順利進(jìn)行。

1" "工程概況

某高速公路工程某合同段的起止樁號為K65+12.03～

K65+531.43，所在地位于某地山區(qū)。查閱該合同段地質(zhì)資料和現(xiàn)場勘察結(jié)果表明，其主要地質(zhì)條件以第四紀(jì)沉積物的低液限粉土及低液限黏土為主。

為了改善該合同段的地質(zhì)條件，曾經(jīng)采用120cm×

120cm的荷載板以提高其路基強度。但是經(jīng)過使用精確壓力儀器測量，采用載荷板提高路基強度的方法沒有明顯效果。為了保證該高速公路施工質(zhì)量，在對該合同段地下水位進(jìn)行深度探測的基礎(chǔ)上，決定采用振沖碎石樁復(fù)合地基施工技術(shù)，對該合同段軟弱路基進(jìn)行加固處理。

2" "施工設(shè)計

2.1" "樁位布置

施工前，適當(dāng)選擇施工用的礫石。樁體的長度主要取決于軟基深度，其直徑主要取決于軟基土層的質(zhì)量。應(yīng)確保樁體的長度，以提高路基的支撐力和穩(wěn)定性。軟基土的黏越高，礫石的直徑就越大，反之越小[6]。根據(jù)該工程的地質(zhì)情況，振沖碎石樁的直徑設(shè)置為0.5m，長度設(shè)置為8至10m。

振沖碎石樁設(shè)置的位置，對軟基加固的效果有很大影響。目前采用的振沖碎石樁的樁位布置方法可分為3種：第1種是等邊三角形布置，其調(diào)整系數(shù)為0.95，適用于大面積滿堂軟基處理[7]；第2種是正方形布置，其調(diào)整系數(shù)為0.89，適用于條形軟基處理；第3種是放射形布置，其調(diào)整系數(shù)為0.92，適用于圓形或環(huán)形軟基處理。根據(jù)本項目路基的寬度和長度等參數(shù)，為保證振沖碎石樁的加固效果，將其樁位布置為正方形，樁間距為1.2m。

2.2" "施工參數(shù)

振沖碎石樁的成樁過程，主要采用振動沖擊器和吊車。為了保證安全施工和樁體質(zhì)量，施工前必須掌握相關(guān)施工參數(shù)。施工參數(shù)主要包括加密水壓、加密電流和留振（保持振動）時間。

加密水壓主要與軟土層的硬度有關(guān)，可將加密水壓控制在400～600kPa之間。基礎(chǔ)土層的固結(jié)度越軟，水壓參數(shù)就越大，這不僅增加了施工難度，而且增加了施工成本。根據(jù)工程實際情況，振動沖擊器的加密電流控制在50～60A之間。根據(jù)工程實際情況，振沖碎石樁施工過程中的留振時間控制在30～50s之間，隨機測試直到符合土層的密實度為止。

加密電流和加密水壓，與振沖碎石樁施工過程中使用的電流和電壓有關(guān)。留振時間應(yīng)適用于壓縮土層所需的時間，這是控制碎石樁密實度的最終壓力參數(shù)。留振持續(xù)時間越長，碎石樁的密度就越大，因此土層張力較大時應(yīng)選擇較大的留振時間參數(shù)值。

2.3" "樁體材料配比

振沖碎石樁加固效果主要取決于樁體材料的配合比。鑒于該項目地基較軟，對樁體材料按照4種配合比進(jìn)行了試驗。樁體材料配合比試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1中：砂石采用粒徑為70mm以上的大粒徑碎石、粒徑為30～70mm的中粒徑碎石和項目所在地開采的小粒徑碎石，大多數(shù)砂石的粒徑為30～70mm中粒徑碎石。砂石大粒徑：中粒徑：小粒徑的配合比為1：3：1。

3" "振沖碎石樁施工技術(shù)

3.1" "施工準(zhǔn)備

3.1.1" "布置施工現(xiàn)場

在正式啟動振沖碎石樁施工之前，須根據(jù)施工現(xiàn)場的面積大小、振沖時間和氣候條件等因素布置施工現(xiàn)場，主要包括以下4個方面：

一是確保供水并有足夠的壓力，水量應(yīng)控制在30～60m3/h之間，水壓控制應(yīng)在40～60kPa之間。二是配備施工電源，在夜間或光照不足的條件下應(yīng)設(shè)置照明設(shè)備。三是根據(jù)施工要求進(jìn)行現(xiàn)場清理、清除障礙物和雜物，確保施工區(qū)域干凈平整。四是按照樁位圖紙，采用全站儀測量、確定振沖碎石樁的樁位中心，并在樁位中心打入小木樁作為標(biāo)記，以防止樁位移動。

3.1.2" "機料準(zhǔn)備

將檢查、調(diào)試合格的振動沖擊器、吊車、裝載機等施工機械開入施工現(xiàn)場備用。將碎石樁所需填料按照配合比制配后，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場備用。

3.1.3" "測試設(shè)計參數(shù)

在正式進(jìn)行振沖碎石樁施工之前，需要設(shè)置與振沖碎石樁施工有關(guān)的參數(shù)。與振沖碎石樁施工有關(guān)的參數(shù)很多，為了確保軟土路基得到加固，應(yīng)根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范、施工設(shè)計、施工計劃和地質(zhì)條件，對照施工設(shè)計和施工計劃中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行振沖碎石樁試驗和測試。

經(jīng)試驗和測試后，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計參數(shù)與實際施工條件存在沖突或差異，可作適當(dāng)調(diào)整。在正式施工中，應(yīng)按照調(diào)整后的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行施工，確保振沖碎石樁的施工質(zhì)量。

3.2" "施工程序

3.2.1" "振動沖擊器就位

使用起重機，將振動沖擊器移動到需要進(jìn)行振沖碎石樁施工的樁位處，并對準(zhǔn)樁位。在通電、通水，檢查電壓、水壓并符合施工要求后，以樁位中心為準(zhǔn)打入護壁鋼套筒。剛套筒應(yīng)垂直于振沖碎石樁中心線。

3.2.2" "成孔施工

在樁位打入護壁鋼套筒后，按照設(shè)計參數(shù)進(jìn)行振沖碎石樁施工。在起重機配合下，使振動沖擊器沿著鋼護筒通過振沖下沉。此時施工人員應(yīng)監(jiān)測和控制振動沖擊器的下沉速度，并將振動沖擊器的下沉速度控制在1～2m/min之間。如果在監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)實際施工參數(shù)高于或低于設(shè)計參數(shù)，應(yīng)及時采取措施加快或減慢振動沖擊器的下沉速度。

當(dāng)振動沖擊器的下沉深度到達(dá)距離地面50cm左右時，振沖碎石樁施工的電流、電壓、下沉速度等參數(shù)，都應(yīng)調(diào)整到設(shè)計參數(shù)范圍之內(nèi)。將振動沖擊器提升至樁孔口位置。按照上述方法，進(jìn)行后續(xù)樁孔的振沖成孔施工作業(yè)。完成振沖成孔施工作業(yè)后，須組織施工人員檢測成孔質(zhì)量，包括樁體孔徑、深度、垂直偏差等。如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格，須進(jìn)行修整。

3.2.3" "清孔施工

完成振沖成孔施工作業(yè)并經(jīng)檢測合格后，將振動沖擊器懸停在距離樁孔底部約50cm處，進(jìn)行清孔施工作業(yè)。待樁孔內(nèi)的泥漿稠度降低到符合技術(shù)參數(shù)要求后，將振動沖擊器提升至樁孔外，準(zhǔn)備進(jìn)行填料施工。

3.2.4" "填料施工

使用裝載機向樁孔內(nèi)傾倒預(yù)先制配好的樁體材料，每次填料一般不超過0.5m3，也可根據(jù)地質(zhì)情況適當(dāng)增減填料量。每次填料后，操縱振動沖擊器振動填料，使填料達(dá)到密實度設(shè)計要求。

在振沖碎石樁施工過程中，利用超重型重錘對樁孔內(nèi)已經(jīng)夯實的填料進(jìn)行動力觸探試驗，以檢查振沖碎石樁的密實度和樁徑。該進(jìn)行多次動力觸探試驗須。不斷重復(fù)填料、夯實和動力觸探試驗，直到振沖碎石樁的頂部超過設(shè)計標(biāo)高1.0m為止。

3.2.5" "注意事項

由于在振沖碎石樁施工之前，未能具體監(jiān)測軟弱地基的土層結(jié)構(gòu)，設(shè)計參數(shù)與施工的實際情況會有所不同，因此在施工過程中應(yīng)注意避免發(fā)生樁孔坍塌事故。如果發(fā)現(xiàn)軟弱地基的土層強度低于設(shè)計參數(shù)，應(yīng)提起振動沖擊器，并將振動沖擊器的振沖下沉速度適當(dāng)增加。

此外，當(dāng)振動沖擊器下沉到軟土層時，應(yīng)在樁孔內(nèi)噴灑護壁泥漿以加固孔壁。如果軟基土層較深，為了防止振動沖擊器在提升過程中脫落，應(yīng)增設(shè)連接鋼絲繩。

4" "施工效果測試

4.1" "測試方法

為了有效評估該高速公路工程軟弱路基振沖碎石樁的施工質(zhì)量，在強降水發(fā)生一個月后，通過振沖碎石樁樁頂荷載及累積沉降量進(jìn)行了測試。本測試按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79—2002）的要求進(jìn)行。在測試過程中，首先檢查振沖碎石樁樁體質(zhì)量，然后抽取4根測試樁進(jìn)行荷載測試，以此確定其荷載特性，并評估其施工質(zhì)量。

4.2" "測試數(shù)據(jù)

經(jīng)過荷載測試，將測試數(shù)據(jù)記錄和整理出來。樁體載荷及累積沉降量測試數(shù)據(jù)如表2所示。

4.3" "測試數(shù)據(jù)分析

按照《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ340—2015）對表2測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由表2可知，試驗樁體K1～K4在最大荷載下達(dá)到的累計沉降量分別為0.213mm、0.126mm、0.048mm和0.150mm，均在該《規(guī)范》規(guī)定的0.5mm范圍之內(nèi)。由此說明，采用本文所述振沖碎石樁施工技術(shù)進(jìn)行樁體施工，其抗壓能力較強，成孔質(zhì)量較好，符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，證明了本文所述施工技術(shù)的優(yōu)越性。

5" "結(jié)束語

使用本文所述振沖碎石樁施工技術(shù)加固軟土路基，通過修建振沖碎石樁復(fù)合地基來提高軟土路基的穩(wěn)定性，是一種經(jīng)濟合理的施工方法，也是對軟土路基的有效強化。為了確保振沖碎石樁施工技術(shù)在軟土路基加固中的應(yīng)用效果，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況制定詳細(xì)的施工計劃，并在施工過程中密切檢測施工參數(shù)，以確保振沖碎石樁的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏永新，庹曉軍，曹瑞瑯，等.振沖碎石樁成樁過程模擬和

樁徑預(yù)測研究[J].水資源與水工程學(xué)報，2023，34（1）：176-180

+189.

[2] 吳振興.碼頭工程合同變更和索賠管理研究：以唐山港京

唐港區(qū)36號～40號煤炭泊位碼頭振沖碎石樁工程為例[J].

工程技術(shù)研究，2022，7（19）：105-107.

[3] 陳道想，林鵬，丁鵬，等.基于群層次分析法的振沖碎石樁

填料方法比選[J].清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2022，62（12）：

1915-1921.

[4] 崔召，劉家偉，董春偉.云南魚龍水庫工程壩基振沖復(fù)合地

基質(zhì)量檢測試驗研究[J].水利水電快報，2022，43（7）：106-111.

[5] 魏永新，趙顧堯，庹曉軍，等.基于模糊C均值聚類的振

沖碎石樁加固地層識別[J].長江科學(xué)院院報，2023，40（5）：

111-117.

[6] 于健，劉丹忠，林治佳，等.振沖碎石樁聯(lián)合堆載預(yù)壓地基

處理工藝在復(fù)雜地層中的應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2022，42

（1）：48-51.

[7] 唐延貴，岳大昌，賈欣媛，等.泥質(zhì)軟巖上覆砂卵石地層旋

挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].長春工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)

版），2021，22（3）：20-23.