軟土路基螺紋樁加固效果監測分析及質量控制措施研究

0 引言

軟土路基因其土質的特殊性，常常面臨承載能力不足、沉降過大等問題，因此在工程中，對軟土路基進行加固顯得尤為重要。在軟土路基加固中，螺紋樁因具有施工簡便、適應性強、經濟性好等優點，能夠有效地提高路基的承載能力，控制沉降并改善土體的穩定性[1-2]，在工程中得到較為廣泛的應用[3]。

但在實際工程應用中，該技術卻存在諸如施工質量不達標、設計不合理、后期監測不足等問題[4-5]。基于此，對螺紋樁加固效果的監測與分析，以及質量控制措施進行研究顯得尤為重要[6]。

本文基于某城市快速路軟土路基工程，通過對軟土路基處理后螺紋樁承載性能進行系統的監測與分析，評估其在不同工況下表現出的加固效果。同時，結合本項目工程提出針對性的質量控制措施，實現對螺紋樁施工質量的有效管理，從而提高加固效果的持久性。本研究的成果可為軟土路基的工程實踐提供理論基礎、技術支持。

1工程概況

該項目屬于城市快速路工程，位于江漢平原東北部邊緣的長江左岸。該項目規劃路段中，快速路主路[K5+127-K5+500] ）及南路 ）段區域為軟土地基。該區域雜填土較厚（一般 4～8m ）。雜填土主要成分以碎石、磚塊和礦渣為主，結構松散、質地不均，若直接作為路基填料，易出現不均勻沉降等問題。結合工程需求，決定對軟土路基處理方法及效果展開研究。

2工程地質與處理措施

2.1 巖土結構

根據勘探資料，覆蓋層厚 24～36m ，北薄南厚，主要為全新統沖—湖積層（ ；堤防、居民區及公路附近為人工填土層 （Q^m1） ；下伏基巖為斷裂構造巖，以角礫巖為主。

2.1.1人工填土層

人工填土層由雜填土和素填土組成。其中，雜填土（1ZT）呈灰色、黑色，結構松散至稍密，質地不均，以碎石、磚塊、混凝土塊及建筑碎渣為主，厚度 2～4m 。素填土（1ST）以粉質黏土為主，含少量粉砂、粉土，多呈褐黃色，少量為深灰色，厚 4～7m 。

2.1.2全新統沖-湖積層

全新統沖一湖積層由粉質黏、粉土和粉質黏土組成。其中，粉質黏土褐黃色、深灰色，軟塑狀為主，粉粒含量較高，局部夾薄層細砂。粉土褐黃色、深灰色，透鏡體狀分布，松散至稍密，很濕。粉質黏土呈現深灰色、褐灰色，含水量高，夾粉土、粉砂條帶，似千層餅狀，以軟塑狀為主，局部呈軟可塑狀。

2.2水文與地質狀況

根據地質勘察發現，該地區地下水位埋深 2～3m ，高程約 23m 。地下水按其埋藏條件可分為孔隙潛水和孔隙承壓水。其中，孔隙潛水主要賦存于黏性土中，具有含水性強、透水性弱和失水緩慢的特點；孔隙承壓水主要賦存于粉細砂中，與江水存在水力聯系。

2.3軟土地基處理措施

因局部換填處理投資較少，但本工程地下水位較高（高程約 24m ），換填開挖底高程需低于 24m ，導致局部換填方案實施難度很大。螺紋樁法適合本工程以碎石、磚塊和礦渣為主的雜填土地層，具有成樁質量可控、樁底無沉渣、處理效果較好等優勢。經綜合考慮，該工程最終采用螺紋樁法對該段雜填土進行處理。

3螺紋樁加固效果監測分析

3.1 監測方案

監測分析是評價螺紋樁加固效果的重要手段。通過對施工后軟土路基樁體承載性能的實時監測，可以準確評估加固效果，并為后續的施工調整提供依據。為檢驗螺紋樁在軟土路基處理中的加固效果，決定采用現場靜載試驗法監測樁體沉降和回彈變形。為確保試驗的科學可靠性，本次試驗選取共4根均勻間距的螺紋樁進行平行試驗。監測方案如表1所示。

表1監測方案

依據JGJ106—2014《建筑基樁檢測技術規范》[7]，靜載試驗采用平臺堆重法，在加載中共設置9個加載等級，分級加載至最大加載量為1217kN。在監測螺紋樁沉降變形中，每級加載后將分別于第5min、10min、15min進行測量，以快速捕捉初始的沉降變化。隨后，測量頻率調整為每15min一次，持續累積測量1h。之后，繼續監測沉降趨勢，將測量頻率進一步調整為每30min監測一次。對于每一級施加的荷載，若樁的沉降量在1h內連續2次小于 0.1mm ，則認為樁體沉降穩定。在卸載過程中，采取逐級減載的方式，直至螺紋樁完全卸載。在每次卸載后，詳細記錄樁體的回彈變形數據，以便后續分析和研究。

3.2監測結果分析

此次靜載試驗共監測4根螺紋樁單樁承載性能，這些樁均勻布設于 K5+140～K5+500 范圍內。試驗完成后，對單樁豎向靜載試驗的監測結果進行匯總，并繪制成 Q-s （荷載-沉降）曲線和 s-lgt （時間-沉降）曲線。

圖1樁基Q-s曲線

3.2.1 Q -s曲線分析

對上述4根螺紋樁在不同的等級荷載條件下進行的靜載試驗，并根據試驗數據繪制出 Q-s 曲線。樁基 Q-s 曲線如圖1所示。

由圖1可知，相較于#Z16號螺紋樁的“緩變形”的沉降方式， ?21 、 #26 和#Z11號螺紋樁的沉降變形則表現出較大沉降值。在豎向加載后的最大沉降量分別可達15.9mm ， 17.8mm 和 19.1mm ，而 #216 號的最大沉降量為13.1mm 。根據4根監測螺紋樁的特點，其沉降變形差異主要與樁長相關：樁長越長，沉降變形越小，即樁長越長可提供的承載力越大。

此外，4根螺紋樁卸載后的回彈量分別為 3.5mm F3.8mm ， 4.2mm 和 3.4mm ，據此可知螺紋樁回彈量與樁長成反比，即螺紋樁樁長增加能有效地減小卸載回彈，有利于結構安全穩定。

3.2.2 s -lgt曲線分析

對上述4根螺紋樁在不同的等級荷載條件下進行的靜載試驗，選擇 #211 和 #216 號螺紋樁的試驗數據并繪制出 σ_S^-lgtσ 曲線。樁基 s-1gt 曲線如圖2所示。

由圖2可知，在荷載等級逐級施加后，樁體產生的沉降量在1mm以內，這表明該樁體在靜載試驗中的沉降量主要與初次加載等級有關。對比上圖中#Z11號和#Z16號螺紋樁體可知，在 s-1gt 曲線荷載為1217kN時，#Z11樁沉降量為 12.1mm ，而#Z16號樁沉降量為 9.4mm ， #211 樁高出#Z16號樁 2.7mm 。這主要原因在于#Z16號樁樁長最長，靜載試驗得出的最大沉降量最小，即樁基礎長度增加可提高其承載能力。

圖2樁基s-lgt曲線

3.3加固效果分析

根據上述螺紋樁靜載試驗獲得 Q-s 曲線和 s-1gt 曲線， Q-s 曲線表明，其單次加載沉降量在 4mm 以內，累計沉降量在 19.1mm 以內，且回彈量 4.2mm 以內，變形較小，滿足設計規范要求。同時，根據 s-1gt 曲線可知，其逐級加載下沉降歷程變化趨于穩定，不會出現陡然行沉降變形，可完全滿足后期道路運營階段的承載要求。

4質量控制措施

為了確保螺紋樁加固軟土路基的效果，施工過程中的質量控制至關重要。要從材料質量、施工質量和施工后檢測與驗收以及后期監測與維護等方面，對螺紋樁進行質量控制。

4.1材料質量控制

4.1.1螺紋樁材料選用

在該工程中，因樁體需穿越含有間隙水的粉質黏土層，為保證螺紋樁在運營期間的承載性能，采用了強度較高和耐腐蝕性的材料。

4.1.2骨料與澆筑控制

該工程骨料選擇符合設計標準要求，粒徑中不夾雜污染物。同時要避免樁體澆筑過程中出現夾泥現象，進而延長螺紋樁的使用壽命。

4.2施工質量控制

4.2.1樁體垂直度控制

螺紋樁的垂直度直接影響其承載力和穩定性。為保證施工中樁體的垂直度，此次施工中采用了全站儀、傾斜儀等精密儀器對樁體垂直度進行實時監測。通過采取這些措施，確保灌注混凝土成樁前在路基鉆孔施工中鉆取垂直樁孔，進而保證澆筑混凝土后按照設計要求在孔內形成垂直螺紋樁。

4.2.2螺紋樁的深度控制

螺紋樁過淺可能無法有效提高地基承載力，螺紋樁過深則可能造成施工成本的浪費。該項目工程施工時，應用了深度計結合激光測深儀方式探測螺紋樁鉆孔深度，確保樁體深度符合設計標準。

4.2.3監測設備選用控制

為保證螺紋樁鉆孔入基的垂直度和深度滿足要求，使用了較為先進的JZW90型螺紋樁機進行鉆孔施工。此外，采用了超聲波探測法，逐個對完工的螺紋樁進行完整性檢測，保證其施工質量和后期承載性能。

4.3施工后質量控制

4.3.1樁體沉降驗收

在此次工程中，采用了靜載試驗對螺紋樁樁體承載力進行監測分析，其沉降和回彈變形完全滿足設計規范要求。

4.3.2長效監測與維護策略

該項目在施工完成后，定期對路基進行沉降和位移的檢測，確保軟土路基在使用過程中不出現異常變形。針對部分沉降過大區域，及時進行了加固和修復。

5結束語

針對該軟土路基項目工程，采用螺紋樁進行處理，并通過靜載試驗對4根螺紋樁的承載性能進行分析。從 Q-s 曲線中可見， #21 ， ?26 ， #211 和#Z16號螺紋樁體的最大沉降量分別為 15.9mm ！ 17.8mm 和19.1mm和13.1mm ，卸載后的回彈量分別為 3.5mm 、 3.8mm 、4.2mm和 3.4mm ，各項指標滿足設計規范要求，驗證了螺紋樁對該類雜填土地層的適應性。在 s-1gt 曲線中，一定荷載下，隨時間增加其沉降量不會發生陡然性變化，且整個監測時間內沉降量變化值在 2mm 范圍內，表明螺紋樁承載性能良好。

綜合靜載試驗結果，螺紋樁處理后的軟土路基的累計沉降量 、回彈量 ?4.2mm ，加固效果顯著，可保證城市快速路在運營期間的安全穩定性。同時，通過在材料選用、施工過程、樁體完整性檢測以及后期監測維護等環節進行嚴格控制，有效地保證了螺紋樁的垂直度、深度和完整性，保證了其承載性能和對軟土路基的加固效果。

參考文獻

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