振動(dòng)沉管樁施工對(duì)公路路基的影響研究

成瑞玲

(山西路橋第一工程有限公司，山西 太原 030000)

1 路基概況與處理方案

某公路工程的路堤目前已經(jīng)完成施工，形成了可供使用的簡(jiǎn)易通道，然而，因路堤填筑過(guò)程中未做好路基處理，導(dǎo)致路面無(wú)法攤鋪。為確保高速公路盡早得以使用，決定采用振動(dòng)沉管樁技術(shù)進(jìn)行處理。樁基施工勢(shì)必會(huì)對(duì)路基造成影響，對(duì)此，在施工前后需做好路基檢測(cè)。

該公路路基所在地區(qū)為濱海低平原，有新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖土存在很多鹽地、養(yǎng)魚(yú)池，地面有很大高差。整個(gè)路段的路堤，局部為填土，每個(gè)地層土體的實(shí)際含水量都很大，導(dǎo)致承載力不足，受外力作用后很容易產(chǎn)生變形。

針對(duì)該公路路基實(shí)際情況，需采用復(fù)合地基的方法來(lái)處理，具體為振動(dòng)沉管樁，樁身材料為粉煤灰與生石灰粉按比例(8∶2或4∶6)混合后的料，樁長(zhǎng)分為兩種，即5 m和7 m，樁間距分為三種，即1.38 m、1.68 m與1.96 m，按照梅花形布置，樁徑統(tǒng)一為460 mm。

2 振動(dòng)沉管樁施工過(guò)程中的路基變形

為明確振動(dòng)沉管樁施工時(shí)路基產(chǎn)生的變形，在路堤上進(jìn)行了沉降標(biāo)、沉降板與沉降儀的設(shè)置，并在路堤的側(cè)面設(shè)置了測(cè)斜管，以此對(duì)路堤產(chǎn)生的沉降及位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為施工提供正確指導(dǎo)。

振動(dòng)沉管樁施工開(kāi)始前，路基頂部實(shí)際沉降變化量相對(duì)較小。開(kāi)始施工后，由于受到機(jī)械設(shè)備的影響，路基頂部產(chǎn)生較大的沉降變化，而且這一變化基本無(wú)規(guī)律可循，局部下沉或隆起。施工完成后，沉降變化明顯，之后伴隨時(shí)間不斷推移而減小，在4個(gè)月以后，沉降變化量大約恢復(fù)至施工前情況。在完成施工后到沉降變形量恢復(fù)到之前的這段時(shí)間中，路基頂部產(chǎn)生的沉降，最大和最小值分別為12.52 cm、2.32 cm。

為確定樁基施工時(shí)地下土體產(chǎn)生的沉降，借助沉降儀與沉降標(biāo)對(duì)深層土體實(shí)施監(jiān)測(cè)。其主要目的在于用沉降標(biāo)確定路基底部沉降與地基當(dāng)中樁基處理底部產(chǎn)生的沉降，而采用沉降儀的目的在于確定地表下部10 m范圍內(nèi)產(chǎn)生的分層沉降。在樁基施工開(kāi)始前，地下每個(gè)土層產(chǎn)生的沉降都較小，都比路基頂部產(chǎn)生的沉降小。而在樁基施工開(kāi)始后，每個(gè)土層的土體都開(kāi)始產(chǎn)生具有一定規(guī)律的沉降，并伴隨時(shí)間不斷推移而減小，在完成施工的4個(gè)月之后路基保持穩(wěn)定。根據(jù)不同深度條件下的沉降資料，地表以下4 m向下產(chǎn)生的沉降較小，而3 m以上有較為明顯的沉降變化，淺層沉降大于深層，由此可見(jiàn)，樁基施工主要影響區(qū)域?yàn)槁返添敳康皆孛嫦虏? m。

對(duì)于地下土體因樁基施工產(chǎn)生的側(cè)向位移，采用在土體中設(shè)置測(cè)斜井的方法檢測(cè)，該方法不僅速度快，而且結(jié)果準(zhǔn)確。在樁基施工開(kāi)始前，地下土體產(chǎn)生的側(cè)向位移相對(duì)較小，樁基施工過(guò)程中，地表下部都產(chǎn)生了一定的位移。各測(cè)斜井號(hào)的位移量分別為：S1=113 mm；S2=524 mm；S3=16 mm；S4=16 mm；S5=248 mm；S6=46 mm；S7=205 mm；S8=117 mm。施工過(guò)程中，地下個(gè)深度層次產(chǎn)生的位移有很大差別，以地下3 m向上的部分位移為最大，而4 m向下的部分幾乎沒(méi)有產(chǎn)生側(cè)向移動(dòng)。

3 施工完成后勘察結(jié)果的對(duì)比

3.1 具體檢測(cè)方法與工作布置

對(duì)于復(fù)合地基實(shí)際處理效果，大多采用靜力觸探及十字板強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試對(duì)比的方法來(lái)檢測(cè)，對(duì)不同樁型的每一種樁間距都設(shè)置一個(gè)檢測(cè)斷面，在每個(gè)斷面上都布置兩組測(cè)點(diǎn)，在每組測(cè)點(diǎn)上均設(shè)置兩個(gè)孔，分別為觸探孔與剪切孔。

3.2 結(jié)果對(duì)比

為明確復(fù)合地基實(shí)際處理效果，施工開(kāi)始前和完成后分別實(shí)施了強(qiáng)度檢測(cè)，具體的檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 施工前、后復(fù)合地基強(qiáng)度檢測(cè)與對(duì)比

從以上結(jié)果可知，完成施工后，整個(gè)復(fù)合地基實(shí)際強(qiáng)度得到很大提升。

3.3 樁基施工具體影響范圍檢測(cè)

這項(xiàng)檢測(cè)工作是在總體效果檢測(cè)這一基礎(chǔ)上實(shí)施的， 針對(duì)每個(gè)樁型隨機(jī)選擇兩個(gè)樁實(shí)施檢測(cè)，在選定的樁的邊緣與樁間土三處進(jìn)行十字板與靜力觸探原位測(cè)試。完成測(cè)試后，通過(guò)與處理之前所得檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比即可確定樁基具體影響范圍。

通過(guò)對(duì)不同樁型的具體檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和對(duì)比可知，不同樁型在不同土層條件下的影響范圍有很大不同。對(duì)不同樁型對(duì)應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合后，發(fā)現(xiàn)對(duì)粉煤灰樁而言，其影響范圍相對(duì)均衡，通常在30～50 cm范圍內(nèi)，基于此，應(yīng)將樁間距控制在0.98～1.33 m的范圍內(nèi)；在本次樁基施工過(guò)程中所用的三種樁間距，以1.38 m可達(dá)到的處理效果為最佳。

4 結(jié) 論

(1)樁基施工會(huì)使路基原有平衡被破壞，導(dǎo)致路基產(chǎn)生相對(duì)較大的沉降，而且沉降的產(chǎn)生基本無(wú)規(guī)律可循，在樁體的擠壓作用下，部分土體發(fā)生下沉，也有部分土體向上隆起，具體的影響范圍為原地面向下3 m的范圍。在樁基施工結(jié)束4個(gè)月的時(shí)間后，路基沉降的產(chǎn)生規(guī)律和樁基施工之前大體相同，即路基開(kāi)始趨于穩(wěn)定。

(2)樁基施工會(huì)使淺層土體產(chǎn)生更大的位移，尤其是地表向下3 m以?xún)?nèi)的部分，其位移通過(guò)檢測(cè)可知相比最大，而在深度達(dá)到4 m后，土體幾乎沒(méi)有發(fā)生側(cè)向位移，這說(shuō)明深層土體保持穩(wěn)定，有著良好的地質(zhì)情況。

(3)樁基施工會(huì)使路基土體整體強(qiáng)度得到很大程度的提高。根據(jù)以上檢測(cè)結(jié)果，在本次樁基施工過(guò)程中，以1.38 m的樁間距達(dá)到的處理效果為最佳。

(4)通過(guò)對(duì)樁基施工具體影響范圍進(jìn)行的檢測(cè)和分析，對(duì)該工程所用樁型而言，其樁基施工具體影響范圍相對(duì)均衡，在30～50 cm范圍內(nèi)，對(duì)樁間距而言，應(yīng)控制在0.98～1.33 m范圍內(nèi)。