關(guān)于公路軟基處理中振動擠密砂樁的有效運用分析

俞鴻憲

摘 要：公路軟基處理的方式較多，適用范圍也有所差異，工程師仔細(xì)分析工程特點，并選擇合適的方式處理公路軟基，保障路基的牢固性，是當(dāng)前路橋建設(shè)過程中一個重要的環(huán)節(jié)。本文簡要分析振動擠密砂樁這一處理技術(shù)的有關(guān)概念以及施工原理，且以具體實例分析振動擠密砂樁的實際操作流程，且對其施工質(zhì)量進(jìn)行測試。

關(guān)鍵詞：公路軟基處理；振動擠密砂樁；有效運用

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0093-02

1 前言

振動擠密砂樁處理的主要目的是將砂壓入地基中，以此保障地基的密實度，提高其牢固性，避免地基沉陷，由于其加固技術(shù)的效果較為顯著，這一處理技術(shù)在公路軟基施工中得到了推廣使用。有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在具備一定工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，仔細(xì)研究軟基土質(zhì)的種類，明確振動擠密砂樁施工的主要目的，才能達(dá)到良好的施工效果。一般來說，對于松散的砂質(zhì)土來說，采取振動擠密砂樁技術(shù)進(jìn)行處理時，在受到振動以及擠密等力的作用后，其孔隙比將會大幅度減小，以此能夠有效防止砂質(zhì)土受到不良影響時地表沉降、砂土液化，同時能夠提高地基的牢固度。而對于軟質(zhì)粘性土來說，采用振動擠密砂樁法對其進(jìn)行加固能夠形成復(fù)合基地，以此改善公路路面的承載力，提高路面強度；同時，由于砂樁能夠集中地基力量，能夠有效防止軟基沉降，而砂樁作為軟基主要的排水通道，進(jìn)而可縮短施工時間并取得良好的施工效果。

2 振動砂樁擠密法的相關(guān)概念及其施工原理

2.1 振動砂樁擠密法概念

振動砂樁擠密技術(shù)主要用于地基的擠密處理施工中，其振動作用以及擠壓作用的復(fù)合力能夠有效提高地基牢固性。同時，在擠密的過程中，往地基中填充砂礫材料，在擠密作用下形成砂樁，地基與砂樁的緊密結(jié)合能夠避免體積的沉陷，而復(fù)合地基的承載力也能得到有效提高。

2.2 振動砂樁擠密法施工原理

振動砂樁擠密技術(shù)的主要施工機器為打樁機，打樁機擠密砂礫為砂樁，地基軟土在砂樁的擠壓作用下不斷加固，有效減小地基土層之間的空隙，提高地基密實性，以降低公路軟基的沉降率。同時，在地基空隙水壓力升高的情況下，砂樁能夠作為排水管道及時排出水量，減小地基壓力；在實際的成樁過程中，振動作用不僅能夠提高砂礫的回填效率，而且有利于地基抗液化能力的提高。

砂樁在公路軟基施工中的主要目的有兩個，其一為擠密，其二為排水，在不同地基中的側(cè)重點有所差異。在飽和粘性土中，由于飽和粘性土的土間間隙較小，土壤細(xì)小顆粒含量較大，其擠密效果并不突出，而排水功能相對較強，砂樁的樁身與樁間存在較強的摩擦力，通過二者摩擦擠壓地基間的水分，同時砂樁間空隙較大，能夠提高地基排水能力，縮短土壤固結(jié)時間。在砂質(zhì)土中，由于其土質(zhì)顆粒較大，土質(zhì)間空隙明顯，其排水功能良好，所以砂樁的擠密效果較為突出，利用樁身與其周邊土壤之間的擠壓，減小地基土質(zhì)間空隙，以此提高公路軟基的牢固性，改善其承載功能。在非飽和性粘性土中，砂樁的排水作用與擠密效果均較為突出。

3 公路軟基處理中振動擠密砂樁的運用

3.1 工程介紹

在某新建公路中，地質(zhì)勘探人員表示，在某段公地基下存在一層約8-10m厚的軟質(zhì)土層，其主要成分為淤泥、軟質(zhì)弱土，遇水容易液化，同時，路面周圍水系較為發(fā)達(dá)，地下水位較深，不利于路基的穩(wěn)定性，容易引發(fā)安全事故，所以，針對該路面采取振動擠密砂樁技術(shù)進(jìn)行處理，以達(dá)到軟土地基加固的目的。本部分以此案例分析振動擠密砂樁技術(shù)的操作方法，同時介紹相關(guān)質(zhì)量控制措施以及質(zhì)量測試方案。

3.2 振動擠密砂樁技術(shù)方案

施工人員在準(zhǔn)確分析施工現(xiàn)場地質(zhì)情況后，可將砂樁技術(shù)流程設(shè)定為：以正方形分布范圍設(shè)置砂樁，保障樁徑約50cm，樁心距約1.4m，砂樁下端插入軟土層，并確保樁端至硬土層1.5m，樁身填充物含泥量低于5%，采用粗砂混合，保障其顆粒級別的合理性。在砂樁處理結(jié)束后，在樁頂部預(yù)設(shè)約25cm的墊層，且在上方預(yù)壓路基土，路基土應(yīng)采用質(zhì)量合格的砂土，厚度約2m，以此促進(jìn)軟土水的快速排除，縮短軟基排水固結(jié)時間[1]。

3.3 振動擠密砂樁施工操作

施工人員結(jié)合自身工作經(jīng)驗，規(guī)范其自身振動擠密砂樁施工的行為，一般可為：（1）移動鋼套管，使其對中樁位，保障鋼套管與地面互相垂直；（2）打開振動機械，將鋼套管壓入土層，保障其深度達(dá)到預(yù)先規(guī)劃范圍；（3）使用裝載機填充砂礫材料，自鋼套管上部灌裝砂料；（4）不斷振動鋼套管，并向其中注入壓縮空氣，使其在兩者共同作用下順利提升，使鋼套管中的砂礫材料排出，填滿樁孔；（5）振動鋼套管，使其下壓，以此壓實樁孔，擴大孔徑，在自上方灌入砂礫材料；（6）在振動作用下提升鋼套管，開啟活門使物料排出；（7）多次重復(fù)第五步，直至完整砂樁的形成。

4 砂樁施工質(zhì)量控制技術(shù)分析

在砂樁開始施工前，施工人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行樁前實驗，以此了解施工現(xiàn)場的施工參數(shù)，掌握適合施工現(xiàn)場的操作方式，一般來說，實驗的砂樁數(shù)為總數(shù)的百分之一，具體應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工環(huán)境的地質(zhì)、地貌進(jìn)行施工實驗。在進(jìn)行成樁實驗的過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)有效了解灌砂量以及鋼套管的提升速度、振動機的工作電流以及振動時間、壓縮空氣的灌入量等，通過成樁實驗以準(zhǔn)確掌握施工的合理參數(shù)，保障施工的順利完成。在進(jìn)行正式施工時，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際的施工要求，嚴(yán)格設(shè)計樁長、樁距以及灌砂量等具體參數(shù)，以此保障砂樁的完整性以及樁身材料的均勻性。在鋼套管壓入地基之前，應(yīng)當(dāng)主動去了解地質(zhì)水平，并設(shè)計合理的插入深度，以油漆標(biāo)記插入端，以準(zhǔn)確控制插入到預(yù)計范圍內(nèi)。在施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)保障機器設(shè)備的平穩(wěn)性，保障鋼套管與地面的垂直性，盡可能減少施工誤差，同時，在灌裝砂礫材料時應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照操作流程執(zhí)行，一旦砂料無法正確注入，則可以適當(dāng)加水[2]。

5 振動擠密砂樁技術(shù)加固效果檢測

5.1 樁身重型動力觸探試驗

保障砂樁材料的均勻性，提高砂樁的完整性使發(fā)揮其良好排水功能的主要途徑之一，砂樁應(yīng)當(dāng)豎直，以此才能有效減短排水時間，保障水的順利排出，提高公路地基的牢固性，所以，施工質(zhì)量檢測時，不應(yīng)忽視砂樁的均勻性以及完整性。在實際的施工過程中，施工人員可以選取重型動力觸探實驗，對砂樁的樁身進(jìn)行逐步檢測，通過錘擊數(shù)來判斷樁身材料的均勻性，也就是說，檢測的錘擊數(shù)應(yīng)當(dāng)處于規(guī)定范圍，滿足軟基施工要求。樁身動力觸探錘擊數(shù)越大，表示振動擠密砂樁的密實度較高，具備較好的完整性和均勻性，復(fù)符合相關(guān)施工的質(zhì)量要求，反之則質(zhì)量較差。

5.2 樁間軟土地基靜力觸探試驗

為了檢測公路軟基的施工效果以及其排水功能的完整性，施工人員可以進(jìn)行樁間軟土地基靜力觸探實驗，對比施工前后地基靜力觸探的結(jié)果，判斷施工效果以及土質(zhì)的固結(jié)情況。這一實驗方法相對便捷，易于操作且其可靠性較高，使檢測振動擠密砂樁施工水平的最常見方法之一。一般來說，在振動擠密砂樁處理后，錐尖阻力的提高較為顯著，則軟基的排水能力較好，且固結(jié)時間相對較短，其地基承載力以及穩(wěn)固性均有所提高[3]。

6 結(jié)語

在本次案例探討以及理論分析中，得出如下結(jié)論：

（1）對公路軟基進(jìn)行振動擠密砂樁施工處理的主要目的為提高軟土的牢固性，擠密地基以及排出土質(zhì)內(nèi)水分，提高土基承載力。

（2）在正式進(jìn)行砂樁施工前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行實驗以此引導(dǎo)后續(xù)工程，在施工過程中應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)要求執(zhí)行操作，保障砂樁的完整性以及均勻性。

（3）提高振動擠密砂樁的施工質(zhì)量是提高軟基穩(wěn)固性的基礎(chǔ)，因此，對施工結(jié)果進(jìn)行檢測具有重要的意義，對樁身完整性以及均勻性檢測可利用動力觸探實驗。

（4）靜力觸探試驗?zāi)軌驒z測排水固結(jié)情況加固效果，這一方法較為便捷，且可靠性相對較高，是振動擠密砂樁加固效果檢測的主要措施。

（5）工程案例分析顯示，振動擠密砂樁加固公路軟基的效果顯著，能夠改善軟基強度，提高路面牢固性且能夠有效控制施工時間，施工成本相對較低，值得在路橋建設(shè)中大力推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]林晉輝.振動擠密砂樁在公路液化地基處理中的應(yīng)用[J].福建建筑2015，05（01）：83-85.

[2]張富貴，時紹波.擠密砂樁處理砂土與軟土互層地基的試驗研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014，03（15）：174.

[3]梁元林.振動沉管擠密碎石樁復(fù)合地基原位監(jiān)測試驗研究[J].交通科技，2015，12（15）：13-16.