許世友

廈門中平公路勘察設計院有限公司湖北分公司

1 前言

軟弱土指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土，其特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪強度低、壓縮系數(shù)高、滲透系數(shù)小。軟土在外荷載作用下的地基承載力低、地基變形大且變形穩(wěn)定歷時較長，廣泛分布于我國浙閩沿海地區(qū)和內(nèi)陸江河湖區(qū)的周圍。隨著城市化發(fā)展越來越快，原本不適合工程建設的軟土區(qū)域也得到了開發(fā)利用，新建道路工程在軟土地基上建設也較頻繁和常見。由于軟土含水量大，孔隙比大，承載力低，壓縮性高等因素，難以承載較大的填土高度及車輛荷載，后期路基的沉降以及位移比較大，對道路的使用功能將造成較大破壞。因此，我們在軟土地基上修建道路時，前期應對軟土進行強化處理，滿足基本的沉降要求。

在古代松木樁就因其突出的優(yōu)點在日常生產(chǎn)生活中得了較廣泛的應用，譬如房屋地基加固、搭橋鋪路等。但是，松木樁作為一種古樸、簡單的軟土路基處理方法，在JTG D30—2015《公路路基設計規(guī)范》、JTGD 63—2007《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》以及GB 50007—2011《建筑地基基礎設計規(guī)范》等相關技術標準規(guī)范中均未進行描述或運用。實際上，松木樁處治軟土路基僅在少數(shù)工程項目中在條件限制的情況下才適用?，F(xiàn)結(jié)合某個具體的道路建設工程，針對采用松木樁處理軟基進行一些概括和總結(jié)，以供同仁們參考、交流。

2 松木樁的設計與計算

某市工業(yè)園區(qū)經(jīng)三路、經(jīng)四路位于河道兩側(cè)，河道寬20m，擬建道路臨河道一側(cè)邊坡為1:1.75，坡面采用干砌塊石防護，另一側(cè)為廠區(qū)場地整平，道路設計標高與索溪河底高差約5.0m。道路沿線初始地面為軟土，在河堤坡腳處及河道下方作拋石處治，施工時未對路堤下方軟土處治即在其上進行填土堆載，施工過程中發(fā)現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，滑裂高度1.0m～4.0m，并伴有地下水流出，水量較大。

根據(jù)沿線巖土的地質(zhì)年代、成因類型、工程地質(zhì)性質(zhì)，本勘測區(qū)揭示深度范圍內(nèi)地基土劃分為6層，自上而下分述如下：

（1）填方：主要成分為碎石土，上部干燥，下部潮濕，松散～中密，為新近人工堆填，層厚1.9m～5.8m，承載力容許值150kPa。

（2）淤泥質(zhì)粉土：飽和，流塑狀，有腥臭味。含有機質(zhì)及腐殖質(zhì)，局部含少量葉片狀細砂及腐木，表面光滑，搖振反應中等，干強度低-中等，韌性中等。場地均有分布，層厚3.1m～6.6m，承載力容許值80kPa。

（3）含礫粉質(zhì)黏土：濕，硬塑-堅硬狀，主要成分由粉質(zhì)黏土組成，礫石含量占20%左右，無搖振反應，干強度高，韌性中等，層厚3.4m～6.2m，承載力容許值250kPa。

（4）殘積黏性土：濕，可塑狀，主要由粘、粉粒及砂粒組成，其母巖為凝灰?guī)r，巖芯呈砂土狀，刀切帶有砂感，無光澤反應，干強度中等，層厚0.8m～2.5m，承載力容許值150kPa。

（5）全風化凝灰熔巖，層厚1.1m～3.9m，承載力容許值400kPa。

表1 土層主要物理力學性能指標表

2.1 根據(jù)松木樁強度計算單樁承載力

單樁承載力標準值計算過程如下：

式中：

Ra——單樁承載力標準值（kN）；

Ψ——縱向彎曲系數(shù)，取1；

α——材料的應力折減系數(shù)0.5；

[σ]——樁材料的容許應力，Φ140的松木樁[σ]=2600kPa

Ap——樁端截面積（m2）。

將已知數(shù)據(jù)代入上式，得：

2.2 根據(jù)土體抗力計算單樁承載力

單樁承載力標準值計算過程如下：

將已知數(shù)據(jù)代入上式，得：

Ra＝3.14159×0.14×11×6＋0.5×150×3.14159×（0.14/2）2＝30.18kN/根單樁承載力計算用值取上述兩種計算方法中較小值者，即：

再根據(jù)單樁承載力確定樁距：

即每平方米至少7.46根樁。

實際設計中松木樁采用0.5×0.5m 梅花形布置，面積置換率為11.5%。

2.3 復合地基承載力計算［1］

處理后形成復合地基承載力標準值按計算公式如下：

將上述已知數(shù)據(jù)代入式中，得：

滿足要求。

3 松木樁的施工

該工程軟土路基施工時先在坡腳2m范圍內(nèi)拋石處理，并對滑坡土方進行分級卸載，并挖除部分軟弱土形成施工面，在距離路堤坡腳2m 處向路基范圍內(nèi)打入5 排松木樁，間距為0.5m，按梅花形布置，并應穿透淤泥質(zhì)粉土層，打入相對硬土層，然后在填筑預壓土。詳見圖1、圖2所示。

圖1 松木樁位布置圖

圖2 松木樁橫斷布置圖

根據(jù)本項目的實際情況，施工建議采用液壓挖掘機打木樁。首先，需對打樁場地進行清理、稍平整形成工作面，并按設計樁位及間距放樣，明確打入的位置。第二步，兩人將松木樁定位、扶穩(wěn)，保持豎直，挖掘機操作員將挖斗扣過來，先緩壓木樁，將木樁壓入地基約2m～3m深度保持豎直、自穩(wěn)，最后由挖斗將松木樁壓入軟土，并外露30cm樁尾。

一般情況下，每3min～5min 即可打入一根木樁，施工快捷、簡便，效率高。為了保證木樁與土體之間的擠密效果，盡量提高地基承載力，打樁時應由路基外圍往內(nèi)側(cè)施工，并且為避免對臨近樁體產(chǎn)生影響，建議間隔打樁。

打樁結(jié)束后，應及時清理打樁時置換擠出的淤泥，然后在樁頂鋪設約30cm～50cm厚毛渣（或沙礫）褥墊層并加以壓實。通過外露的樁尾與鋪設的褥墊層形成較強的嵌擠作用，樁體與墊層形成良好的整體硬殼層，然后再回填路基土，以保證路基通過墊層把荷載傳到樁間土上，調(diào)整樁和土的分擔作用。在樁體頂面設置褥墊層可增大樁土間摩擦力，充分發(fā)揮樁間土的嵌擠、固結(jié)作用；可增大樁間土承載力，分攤路基底面的應力。若不設樁頂褥墊層，則不能發(fā)揮樁土間的嵌擠和估計作用［2］。

考慮到本段軟土性質(zhì)較差，且臨近河道，地下水豐富，為驗證松木樁處治軟土的可行性，現(xiàn)選取本項目50m 路段作為松木樁處治軟弱土的試驗段。試驗段采用松木樁樁長6m，尾徑14cm，打設間距為0.5m×0.5m，按梅花形布置，共打入5 排，在坡腳處拋石，在松木樁打入完畢后鋪30cm 厚毛渣墊層并加以壓實，然后在回填預壓土進行等載預壓。本段試驗段為指導全段軟土路基采用松木樁施工提供依據(jù)。

試驗段施工完畢后，由施工單位觀測路堤沉降情況，根據(jù)從當年4月1日至6月23日的持續(xù)觀測，累計沉降量為76mm，連續(xù)4周觀測每周沉降量均＜5mm。

根據(jù)觀測結(jié)果以及現(xiàn)狀路基填筑情況，現(xiàn)狀路基沉降均勻，未發(fā)生滑移等現(xiàn)象，可認定本段試驗段采用松木樁處治軟土是合適的、可行的，因此，根據(jù)試驗段的觀測結(jié)果及實際處理效果，本項目全段均采用松木樁處治軟土。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)個人在軟土路基處治方面的設計經(jīng)驗及總結(jié)，建議進行軟土路基設計之前，必須進行詳細的工程地質(zhì)勘察和土工試驗，取得軟土及各下臥層土的各項物理參數(shù)以及現(xiàn)場水文資料等。

由于松木樁主要承受豎向荷載，對水平推力抵抗能力較差，因此對于軟土路基滑移路段，使用松木樁時應形成群樁效應，并在松木樁頂面填褥墊層，增強樁體之間土體的擠密效果，提高松木樁的水平抗力，保證軟土路基的穩(wěn)定。路基填土較高時，建議與反壓護道或拋石等防護形式結(jié)合使用，并且正式施工前建議先施工試驗段，為大范圍松木樁施工提供實際處理依據(jù)。

由于松木本身的耐腐蝕性，樁體適宜在打入地下水位較高的工作環(huán)境中?？紤]到松木樁的單樁承載力較固結(jié)土樁或是剛性樁較弱，設計時應綜合考慮軟土性質(zhì)以及單樁承載力的限制條件，正式施工前必須施打試驗段用以驗證理論計算的可行性，避免因理論與實際相差較多，導致地基處理失敗，造成經(jīng)濟損失。

實際工程證明，松木樁在有條件處理軟弱路基時，不僅在技術上簡單可行，施工簡便，而且可以避免較復雜的處治方式，在效果上是可行的，經(jīng)濟上是節(jié)約的，工期上是節(jié)省的，是一種經(jīng)濟、適用、有效的處理軟弱路基的方法。