孫超

摘要：在當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平不斷提升的背景下，道路基礎(chǔ)工程的重要地位也隨之提升，國家不斷加強(qiáng)在道路基礎(chǔ)工程建設(shè)方面的資源投入力度。軟土路基是道路工程施工過程中面臨的主要問題之一，對道路使用壽命以及行車安全性造成直接影響。由此，振沖碎石樁技術(shù)成為解決路橋工程軟土路基的主要手段之一?；诖耍疚膶⒔Y(jié)合實(shí)際案例對振沖碎石樁加固技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行研究，希望對工程建設(shè)人員提供參考意見。

關(guān)鍵詞：路橋工程;軟土地基;振沖碎石樁加固技術(shù)

Abstract： In the context of the continuous improvement of the current level of social and economic construction in my country， the important position of road infrastructure has also increased， and the country has continuously strengthened its investment in road infrastructure. Soft soil roadbed is one of the main problems faced in the process of road engineering construction， which has a direct impact on road service life and driving safety. As a result， the vibratory stone pile technology has become one of the main methods to solve the soft soil roadbed in road and bridge engineering. Based on this， this article will combine actual cases to study the key points of the application of vibro-impact gravel pile reinforcement technology， hoping to provide reference opinions for engineering construction personnel.

Keywords： road and bridge engineering; soft soil foundation; vibro-impact gravel pile reinforcement technology

在當(dāng)前我國路橋工程施工技術(shù)不斷成熟的背景下，各類軟土路基加固技術(shù)不斷被提出，并在提升我國路橋工程建設(shè)質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。各種軟土路基加固處理技術(shù)日趨成熟，同時(shí)也出現(xiàn)了許多新技術(shù)、新工藝。振沖碎石樁加固技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中呈現(xiàn)出明顯的施工成本低、作業(yè)流程簡單、對設(shè)備要求較少的優(yōu)勢，由此，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外路橋建設(shè)過程中?？紤]到我國疆域廣闊，路橋工程實(shí)際建設(shè)過程中遭遇軟土路基的幾率較大，由此，加強(qiáng)對振沖碎石樁加固技術(shù)的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1.軟土地基特征

通常情況下，建設(shè)行業(yè)內(nèi)將實(shí)際施工過程中需要進(jìn)行處理的軟粘土、沖填土等歸屬于軟土地基類別之中。此類土體的特征在于，存在于天然地基之上，但是在實(shí)際施工過程中無法滿足路橋工程設(shè)計(jì)對地基承載力以及變形幅度等指標(biāo)的要求，需要施工單位對其進(jìn)行加固處理，加固處理的工藝方法有許多種，有換填法、水泥系加固法等。根據(jù)軟土層特性以及工程設(shè)計(jì)對地基條件的要求，并非所有軟土層都需進(jìn)行加固處理，根據(jù)施工要求為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，需要處理的軟土層主要包含以下兩種：第一，相對軟弱土。此類型土體主要包含淤泥以及淤泥質(zhì)土，此類地基承載力較弱，含水量一般較大，對此類地層的判斷可以依照其中有機(jī)質(zhì)及天然水含量進(jìn)行，此外，技術(shù)人員可以根據(jù)天然孔隙測定比進(jìn)行判斷看，數(shù)值在10以上即為相對軟弱土，整體滲透性較差，土層的各項(xiàng)指標(biāo)難以滿足路橋工程施工規(guī)定的承載力質(zhì)變以及變形指標(biāo);第二，動(dòng)力失穩(wěn)土。此類型土體主要包括可能在震動(dòng)以及車輛荷載等因素的影響下產(chǎn)生液化或沉陷的砂性土、震陷土等[1]。此類土質(zhì)狀況容易造成道路路基基層承載力不足，不能滿足道路各項(xiàng)性能指標(biāo)，需要對其進(jìn)行處理。

2.工程概況及碎石樁設(shè)計(jì)

為詳細(xì)敘述振沖碎石樁加固技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，本文將結(jié)合實(shí)際工程案例進(jìn)行分析。案例工程段位于某地區(qū)河流下游入?？跊_積平原地帶，施工設(shè)計(jì)中，案例工程段需要多次跨越河流，屬于一級階地及河漫灘。施工單位對施工區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘探后發(fā)現(xiàn)施工路段底層工程性質(zhì)差，多數(shù)地段難以承載施工及后續(xù)應(yīng)用壓力，同時(shí)局部底層出現(xiàn)液化及浸水的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)超于其他部分，因此，為滿足作業(yè)完成后沉降標(biāo)準(zhǔn)要求以及消除液化風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增加地層的承載力，施工單位在綜合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上決定采用振沖碎石樁加固技術(shù)。

本工程碎石樁設(shè)計(jì)過程中，施工技術(shù)人員在實(shí)際條件影響下，同時(shí)結(jié)合了本工程實(shí)際現(xiàn)場工況，制定了僅針對15m范圍內(nèi)存在砂土液化風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行加固施工處理，這樣即達(dá)到了處理軟土的要求，同時(shí)也保證了一定的經(jīng)濟(jì)效益。對處理深度的判斷依據(jù)可液化沙土層進(jìn)行判斷，深度超過相應(yīng)地層即可。本項(xiàng)目施工過程中確定振沖碎石樁儲(chǔ)存規(guī)格為樁徑0.6m，依據(jù)工程施工經(jīng)驗(yàn)，樁間距設(shè)置應(yīng)保持在樁徑的3～4倍范圍內(nèi)，由此，設(shè)計(jì)樁間距為2m，采用等邊三角形模式進(jìn)行布置[2]。

在樁間距變換控制過程中通常依據(jù)由密到疏的原則進(jìn)行，同時(shí)保證樁身及復(fù)合地基承載力分別超過450kPa以及150kPa。通過利用重Ⅱ型動(dòng)力觸探方式對施工區(qū)域進(jìn)行測試，當(dāng)沉入度在10cm范圍內(nèi)時(shí)，擊打次數(shù)應(yīng)控制在6次以上，滿足此要求。

3.振沖碎石樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

施工單位在實(shí)際建設(shè)過程中應(yīng)充分認(rèn)識到準(zhǔn)備階段在提升施工質(zhì)量方面發(fā)揮的重要作用，保證設(shè)備的完好性、方案的可行性經(jīng)濟(jì)型等。本環(huán)節(jié)作業(yè)過程中，施工單位首先依據(jù)工藝要求對作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行全面清理，確保不受雜質(zhì)、積水等不良情況的影響，導(dǎo)致施工質(zhì)量出問題。同時(shí)，利用機(jī)械設(shè)備充分夯實(shí)回填素土，進(jìn)一步消除其中存在的雜質(zhì)等[3]。在地基整平后，經(jīng)測算地基承載力可以滿足施工作業(yè)要求，方可進(jìn)行施工。如在實(shí)際作業(yè)過程中若發(fā)現(xiàn)地基出嚴(yán)重液化問題，碎石機(jī)運(yùn)行過程中傾斜或下沉，施工單位應(yīng)在相應(yīng)區(qū)域40～100mm范圍內(nèi)的巖層區(qū)域進(jìn)行鋪設(shè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保證碎石樁機(jī)穩(wěn)定性的目的。

在測量放線環(huán)節(jié)。施工人員首先對邊線樁位置進(jìn)行測定、復(fù)核，具體操作方法為依據(jù)中線對兩側(cè)基樁位置進(jìn)行標(biāo)定，隨后對標(biāo)定區(qū)域內(nèi)地基表面進(jìn)行清理。在經(jīng)過整平處理后的地基位置，重新進(jìn)行位置測量及標(biāo)定，并依據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)排水措施，保證施工場地?zé)o積水。碎石樁在實(shí)際作業(yè)過程中應(yīng)注意保持清潔度以及干燥性，同時(shí)依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求對碎石強(qiáng)度及耐磨度進(jìn)行選定，碎石顆粒要求有棱角且不粘連雜質(zhì)[4-5]。依據(jù)實(shí)際情況要求，本工程采用粒徑為2～5cm范圍內(nèi)，含泥量在3%以下的碎石。

3.2工藝流程要點(diǎn)

案例工程中，施工單位嚴(yán)格依照振沖碎石樁加固技術(shù)工藝流程及施工方案要求開展，具體為：第一，對施工區(qū)域路面及路面下進(jìn)行全面清潔，并進(jìn)行整平作業(yè);第二，依據(jù)工程建設(shè)實(shí)際要求對樁機(jī)位置進(jìn)行確定并做出調(diào)整，切實(shí)保證樁機(jī)穩(wěn)定行以滿足設(shè)備運(yùn)行要求;第三，將樁尖進(jìn)行閉合處理并將其對準(zhǔn)樁位，打開樁錘沉管并進(jìn)行后續(xù)造孔作業(yè);第四，管道下沉至設(shè)計(jì)深度后，施工單位需要對孔隙進(jìn)行密封處理，并利用設(shè)備振動(dòng)10～20s，確保土層密實(shí)后在進(jìn)行拔管操作;第五，將施工電流轉(zhuǎn)換為非施工小電流模式，完成成樁作業(yè)流程，并進(jìn)行后續(xù)施工[6-7]。

3.3放線環(huán)節(jié)要點(diǎn)

道路碎石樁設(shè)計(jì)主要采用正三角形布局方式。施工單位在實(shí)際作業(yè)過程中首先依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對路基長度及寬度進(jìn)行測量并計(jì)算出樁位布置區(qū)域，在經(jīng)過與設(shè)計(jì)人員溝通明確樁位標(biāo)定準(zhǔn)確后，對各樁位進(jìn)行測量，并利用長竹簽對樁位進(jìn)行標(biāo)定。

3.4造孔環(huán)節(jié)要點(diǎn)

案例工程在實(shí)際進(jìn)行造孔作業(yè)過程中，首先啟動(dòng)供水泵及振沖器，當(dāng)觀測到振沖器下端射水口出水壓力及出水量滿足施工需求后開啟振動(dòng)器。在作業(yè)過程中，針對振沖器水流流速的控制應(yīng)保持在0.5～2m/min范圍內(nèi)。為避免造孔作業(yè)過程中出現(xiàn)斜孔問題，施工單位采用懸掛振沖器方式進(jìn)行施工。造孔達(dá)到預(yù)定深度后，施工單位立即清理孔內(nèi)泥土，為后續(xù)物料填充早好準(zhǔn)備[8]。

3.5成樁環(huán)節(jié)要點(diǎn)

在造孔作業(yè)完成后，施工人員首先將振沖器上提30～50cm，在孔底進(jìn)行留振操作，整個(gè)環(huán)節(jié)持續(xù)10s左右后進(jìn)行拔管。在填料作業(yè)環(huán)節(jié)，施工單位依照少量多次的原則，避免一次填料厚度過高，同時(shí)再填料過程中利用振沖器對填料內(nèi)部進(jìn)行振動(dòng)處理，一方面提升填料密實(shí)度，另一方面保證物料充分進(jìn)入到孔壁土體內(nèi)部?？妆谕良s束力會(huì)隨著物料填入厚度提升而提升，當(dāng)約束力及振力保持相同狀態(tài)時(shí)，樁直徑會(huì)停止變化。此時(shí)若繼續(xù)進(jìn)行振密處理，振動(dòng)器電流會(huì)呈現(xiàn)出激增狀態(tài)，當(dāng)電流與密實(shí)電流相同時(shí)，即可判定此時(shí)樁體以達(dá)到密實(shí)狀態(tài)[9]。

4.結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前路橋工程建設(shè)規(guī)模不斷提升背景下，加強(qiáng)對軟土路基處理技術(shù)的研究力度具有重要意義。本文研究中結(jié)合實(shí)際案例對振沖碎石樁加固技術(shù)進(jìn)行研究。案例工程在經(jīng)過加固處理后，經(jīng)測試可知，所有試驗(yàn)點(diǎn)累積觀測沉降值均控制在規(guī)范要求數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)以下，同時(shí)當(dāng)荷載加至240kN以上時(shí)，施工區(qū)域地基均未出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，合格率達(dá)到95%，完全滿足軟土路基加固處理要求。由此可見，施工路段經(jīng)過加固處理后，路基承載力的到有效提升，進(jìn)而可得出結(jié)論振沖碎石樁加固技術(shù)具備處理軟土路基的可行性。

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