黃國慶 （福建路信交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，福建 福州 350000）

振動擠密砂樁施工技術(shù)是沿海地區(qū)高速公路一種較為常見的處理軟土地基的技術(shù)方式，其一般采用振動打樁機施工，通過荷載振動的形式將砂壓入到相應的軟土地基當中，在重復壓拔管、振動擠密后對地基形成相應的密實砂樁[1]；一般用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土、雜填土等軟土地基，對于飽和軟土地基的處理主要起置換作用，同時可以縮短軟土地基的穩(wěn)定時間，并具有豎向排水通道的作用[2]。

1 工程實例概況

福州沿海地區(qū)某施工合同段，某互通軟基處理地段表層為海積層較厚的黏土層及淤泥層，下部海積成因的粉、細砂層及沖積成因的卵石層，局部夾雜海積成因的淤泥質(zhì)土層；地表多為人工灌溉引水溝渠、人工蓄水池塘；地下水類型主要為上部土層孔隙水，埋藏較淺，富水性強且受地表水及大氣降水補給。屬高壓縮，高靈敏度，低承載力，易變形的不良土層。

本次工程實踐中，振動擠密砂樁主要采用等邊三角形布設(shè)，樁間距為1.2～1.5m不等，成孔直徑為50cm，樁打穿軟土層進入下臥層不得小于0.5m，砂樁的長度在12～16m范圍不等，在樁頂設(shè)置中粗砂褥墊層50cm，對路基填土高度超過4m以上的段落夾兩層雙向鋼塑復合土工格柵。砂樁示例布置圖見以下圖1、圖 2。

2 振動擠密砂樁施工工藝

圖1 砂樁橫斷面結(jié)果布置圖

圖2 砂樁平面布置圖

2.1 砂樁施工工藝流程

圖3 砂樁施工工藝流程圖

2.2 砂樁施工工藝

根據(jù)設(shè)計測設(shè)路基中心線和軟基處理寬度，首先用全站儀放出路基軟基處理范圍，用石灰粉標明邊界線并確定路基兩側(cè)控制樁位，再根據(jù)施工計劃并結(jié)合樁位布置圖用卷尺逐樁放出砂樁位置，用小木樁定出每個砂樁位置同時用石灰粉撒點標記；在樁管沉入前，根據(jù)試樁樁長將沉管深度用紅油漆標識于樁管上，來控制現(xiàn)場砂樁施工深度。裝機就位后，檢查樁機是否平穩(wěn)及樁管豎直度是否滿足要求，可采用全站儀按水平、垂直兩個方向進行調(diào)整，以保證樁身的豎直度；啟動樁錘電機振動樁錘，通過樁長紅色標記控制樁管下沉至設(shè)計深度，開始上料，上料時控制灌砂量，按照不小于計算灌砂量進行灌入（拔管過程中進行補砂），直至灌滿樁管。在樁管內(nèi)加入砂料后，邊振動邊緩慢拔出樁管，同時結(jié)合試樁情況，選擇合理的拔管速度，待完成設(shè)計灌砂量且樁管提至地面后，根據(jù)控制樁確定下一根樁的樁位，將機械移到下一樁位，移動過程中嚴禁壓過已施工的砂樁。

2.3 檢樁、加筋砂墊層施工

在成樁30d后，采用靜力觸探檢測樁身密實度和樁長，檢驗頻率應滿足設(shè)計要求，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)比對分析判斷樁身完整性。

砂墊層鋪設(shè)前對現(xiàn)場施工用中粗砂及雙向鋼塑格柵進行檢驗，各項指標符合設(shè)計及規(guī)范要求后，方可用于鋪設(shè)墊層。

2.4 堆載、卸載

可利用本身路基填筑用的材料進行堆載預壓，路基填筑時應按堆載計劃實施，要求分層均勻攤鋪填筑，壓實度應滿足相關(guān)要求；根據(jù)設(shè)計圖紙要求，當監(jiān)測數(shù)據(jù)推算的工后沉降小于10cm，同時滿足連續(xù)兩個月觀測的沉降量中每個月累計不超過5mm時方可卸載土方鋪筑路面。

2.5 現(xiàn)場監(jiān)測

監(jiān)測項目應包括表面沉降觀測、分層沉降觀測、側(cè)向位移等測試項目。按照設(shè)計圖紙軟基監(jiān)控的項目數(shù)量，由專門的監(jiān)測單位制定監(jiān)測方案并現(xiàn)場實施，通過軟基監(jiān)控對設(shè)計方案和加固效果進行評估，同時為填方卸載及后續(xù)路面施工時間提供依據(jù)。

3 振動擠密砂樁施工過程中常見質(zhì)量問題及解決辦法

3.1 樁身不密實

3.1.1 原因分析

灌砂量不足，砂的含水率不佳或加水量不足，成樁樁身密實度不足，引起疏松現(xiàn)象。

3.1.2 解決辦法

按照設(shè)計要求嚴格控制投砂量和拔管速度，樁管內(nèi)的加水量必須充足，確保管內(nèi)砂料振動密實，定期對樁機振動設(shè)備進行保養(yǎng)檢修，防止機械振動力不足。

3.2 樁身傾斜

3.2.1 原因分析

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。

3.2.2 解決辦法

①沉樁時要現(xiàn)場校正樁管豎直度，對于偏差值大于規(guī)范要求的，應及時調(diào)整機身。

②按規(guī)范要求布置樁位及打樁順序，相鄰樁采用間隔跳躍施工，避免因相互間振動對樁身豎直度造成影響。

③施工前按規(guī)范要求，對施工場地進行平整，壓路機振壓密實，避免樁機鉆孔時產(chǎn)生不均勻沉降造成機身偏斜。

3.3 短樁

3.3.1 原因分析

①樁底空松、樁底端砂料偏少或無料會引起短樁。

②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。

3.3.2 解決辦法

①拔管前必須保證管內(nèi)灌滿砂料，并留振1min，確保砂料填滿孔底。在拔管過程中若發(fā)現(xiàn)下料不足，應及時補充填料，確保樁長達到設(shè)計要求。

②沉管成孔時，遇到硬土層或孤石，應立即停機，向現(xiàn)場監(jiān)理上報情況，拔出沉管，在樁位旁邊試打，確定硬土層范圍，報請設(shè)計及業(yè)主進行樁長樁位變更或采取其他措施。

3.4 斷樁

3.4.1 原因分析

斷樁是砂樁施工中常見的病害，造成的原因有塌孔、沉管活頁打不開等。

3.4.2 解決辦法

①嚴格按照工藝性試樁及規(guī)范要求，嚴格控制拔管速度，確保砂料及時填充密實。禁止在管內(nèi)無料時進行空振，造成塌孔。

②對沉管底部活頁經(jīng)常進行檢修，確保施工時開合順暢。

3.5 堵管

3.5.1 原因分析

①活頁開啟不靈活，造成砂料下料困難。

②現(xiàn)場裝載機鏟運砂料時，帶進泥團，造成堵管。

③下雨天施工，導致現(xiàn)場堆放施工用的的砂料含水量增大，造成沉管內(nèi)的砂容易在重復壓拔管、振動等作用下達到密實而不易下料。

3.5.2 解決辦法

①樁管就位沉管前，先行向管內(nèi)灌注部分砂料，防止淤泥擠入樁底活頁縫隙。

②砂料按規(guī)范要求檢驗合格后方可進場，確保堆放場地預先清理干凈，確保無雜物、泥團混入。若現(xiàn)場砂料中混入泥團等雜物，灌砂前一定要將泥團等清理出來，防止堵管。

③下雨天砂含水量大，一次性下料量不宜超過1.5m3（具體根據(jù)現(xiàn)場情況而定，當發(fā)生堵管時，及時調(diào)整一次性下料量），下料拔管過程中，同時向管內(nèi)充水，確保砂料全部沉入孔中。

4 沉降穩(wěn)定和位移監(jiān)測情況分析

4.1 監(jiān)測的目的

監(jiān)測是路基工程的重要組成部分。利用監(jiān)測及時反饋的信息來指導現(xiàn)場施工，同時利用監(jiān)測成果控制施工速度，控制填土速率，確保工程施工的正常進行和經(jīng)濟合理可靠。主要為監(jiān)測整個施工過程中軟基處理范圍內(nèi)路基的穩(wěn)定性，同時根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，確定開始鋪筑路面的時間。

4.2 監(jiān)測的方法

監(jiān)測工作主要包括：地表沉降監(jiān)測、地表水平位移監(jiān)測。其中地表沉降監(jiān)測待沉降標埋設(shè)完成后，定期測度鍍鋅管上測量點與鄰近基準點之間的高程差；位移觀測標志埋設(shè)完成后，通過極坐標法利用附近已知控制點的坐標測讀位移觀測點的坐標，以此來監(jiān)測位移觀測點的變化量。

4.3 監(jiān)測結(jié)果分析

分級堆載預壓技術(shù)在振動擠密砂樁當中應用較為廣泛，在擠密砂樁加固處理之后，本次工程實踐采用分級分層堆載預壓；通過預壓期間，觀測得出的“累計沉降量-時間”、“累計水平位移量-時間”曲線圖，可以推算出軟土地基的最終固結(jié)變形量，以及不同時間的固結(jié)度和相應的變形量，以分析軟基處理效果并為確定卸載時間提供依據(jù)。以下為該高速公路互通（AK0+120處）設(shè)置的沉降量、水平位移量監(jiān)測點測得數(shù)據(jù)曲線情況（圖4、圖5）。分析圖4“累計沉降量-時間”曲線圖可知，沉降量在前面3個月增加較快，第4個月后沉降量趨于緩和，且沉降量較小，說明路基沉降比較穩(wěn)定，同時該沉降監(jiān)測點已滿足連續(xù)兩個月沉降量小于5mm，可以停止監(jiān)測；圖5水平位移監(jiān)測點位移變化量較小，未超出日變化速率每晝夜5mm的標準（實測水平位移速率為0.02mm/d），未見明顯發(fā)展，現(xiàn)場巡視未發(fā)現(xiàn)明顯路基病害。說明本處理方案較為成功，軟土地基得到了有效的控制。

圖4 累計沉降量-時間曲線圖

圖5 累計水平位移量-時間曲線圖

5 結(jié)語

根據(jù)振動擠密砂樁處理后軟基沉降穩(wěn)定和位移監(jiān)測結(jié)果分析情況，說明振動擠密砂樁能夠有效的在軟土地基中發(fā)揮穩(wěn)定性作用，同時可以將軟土地基中的水分通過樁體本身及砂墊層排出；此外，因砂樁頂砂墊層施工過程中有鋪設(shè)雙層雙向鋼塑格柵，從而有效的提高了軟基處理段路基的地基承載能力，也加強了該段路基的抗滑穩(wěn)定性[3]。從本次工程實踐來看，振動擠密砂樁施工技術(shù)對沿海地區(qū)高速公路軟土地基處理具有一定的應用前景，具有施工設(shè)備單一，施工工藝成熟簡單，沉降穩(wěn)定處理效果好等特點；在實際工程實施過程中，可結(jié)合工程地質(zhì)及施工前的試樁分析總結(jié)情況，來確定具體的砂樁施工工藝參數(shù)，使其處理效果符合設(shè)計及規(guī)范要求。