振動沉管碎石樁軟土處治施工技術研究

姜海杰

摘 要：振動沉管碎石樁軟土處治是將軟土用套管擠壓，然后在套管內進行碎石投放，通過分段的形式來振搗密實形成碎石樁，這種方法可以在軟土地基進行普遍應用，通過沉管碎石樁來進行軟土處治，能夠有效地減少污染、降低成本，在軟土范圍廣的地方有著非常明顯的處治效果，因此一經應用就受到了道路工程的廣泛認可，具有非常良好的應用前景。本文結合道路軟土路基施工的相關資料，從多個方面研究了振動沉管碎石樁處治施工技術，主要包括施工原理、常見問題、解決措施等，對于振動沉管碎石樁軟土處治施工技術的控制是施工質量控制的重點，因此需要及時的找出振動沉管碎石樁軟土處治施工中存在的問題，并針對這些問題進行處理和研究。

關鍵詞：振動沉管碎石樁;軟土處治;施工技術

0 引言

振動沉管碎石樁是碎石樁施工中一種較為新型的應用方法，也是目前在道路工程中應用的非常先進的一種方法。通過應用該方法來加固砂土，壓實軟土地基，能夠起到增強地基承載力、減少地基沉降量、防止地震液化的作用，同時也可以有效地增加軟土地基的穩定性。當前很多路橋工程都要經過軟土、粘土地質帶，需要針對軟土進行填筑，這個過程中可以選擇應用碎石樁施工技術。通常用沉管碎石樁進行軟土處治后的路基，經過相關檢測會發現較其它方法處置的是更穩定的。因此也說明沉管碎石樁能有效提升路基地應力，降低路基沉降的發生機率，改善地震液化情況。同時，沉管碎石樁在施工中還能起到降低施工難度，提升施工效率，減少路基造價的作用，因此在路基工程中有著良好的應用前景。

1 沉管碎石樁軟土處治的應用原理

沉管碎石樁軟土處治是路基工程在制樁中通過沉管擠壓，將軟土路基進行夯實處理的一種方法。通常沉管碎石樁處理的軟土主要是砂土、粉土等，運用沉管分段擠密的原理達到加固、壓實軟土的作用。其最主要的效果來自于沉管與碎石的相互作用力，通過這種作用力來壓實加固軟土，起到增加軟土地基密實度的效果。而且沉管碎石樁從其形體上而言，本身具備排水效果，因此運用沉管碎石樁能夠起到消散軟土地基中超孔隙水壓力的效果，有效地加強軟土路基的抗地震能力，在沉管與碎石作用力下，沉管碎石樁在實際應用中能夠與軟土地基形成共力，這種共力的形態也叫做沉管碎石樁復合地基。沉管碎石樁在實際應用中主要使用干法碎石樁，這種方法主要應用在軟土地基。其中振動沉管碎石樁應用較為廣泛，這種干法碎石樁對于軟土的處治效果明顯，在處治中主要施工技術有擠密、振密、排水、置換等技術。運用振動沉管碎石樁對軟土地基進行處治，能夠有效地降低軟土地基的沉降量，提升路橋工程的地基應力。

2 沉管碎石樁軟土處治施工技術

2.1 施工要點

沉管碎石樁在軟土處治中的施工技術主要表現為沉管在打入軟土過程中的方法，這個過程中首先需要將沉管側向放置，這樣有利于形成對周圍土層的擠壓力，然后在管內添加碎石，然后將沉管進行拔升，這樣管內碎石會在重力作用下落地，從而做成沉管碎石樁。之后通過反插施工，擴大碎石樁體的直徑夯實碎石樁的密實度，然后選擇合理的間距，再進行反復的施壓，增加樁體之間的軟密實度。施工人員在這個過程中要完成所有的沉管碎石樁體，這樣才能讓沉管排水通道成型。沉管碎石樁軟土處治中的施工技術要點在于完成地基表層施工后需要預留0.5 m厚的砂褥層，這樣才能將軟土中的水引入到沉管排水通道，然后通過砂褥層將排水通道中的水通過水平方向排出，這種施工方法能夠有效的消散軟土地基中超孔隙水壓力，從而增強軟土的抗地震液化能力。

2.2 施工機械選擇

沉管碎石樁軟土處治施工中需要用到大型機械，振動沉管碎石樁機應用較為普遍，這種樁機在形式上有走管式、步履式、履帶式，型號上有DZJ-60 DZJ-90 DZJ-120等。根據軟土地基的條件，選擇不同形式、不同型號的樁機，在施工前要根據軟土地基條件設計出所需要的樁徑和樁長，然后再選擇符合需求的機型。

2.3 施工步驟

沉管碎石樁機在處治軟土地基施工中需要按照嚴格的流程來實現施工目標，具體施工步驟是：第一步是要將樁機、塔架進行移動，移動樁機把樁尖的位置和樁位的位置重合;第二步是將振動錘通過電機啟動起來，將樁機沉管放到一定的深度，這個深度的具體數據是由設計來確定的;第三步是向下沉的沉管內放入碎石，碎石的數量根據設計需求來計算;第四步是拉起沉管，通過振動將沉管內的碎石料流入樁孔中;第五步將沉管反插，增加碎石的密實度，將樁徑擴大，這個過程中需要反復重復，直到沉樁，做完一個碎石樁后，要迅速用樁機制作下個樁體，直至完成施工所需要的樁體數量。

3 沉管碎石樁處治軟土施工中的常見問題

沉管碎石樁在處治軟土地基中具有獨特的優勢，但也存在一些常見的問題。首先沉管碎石樁的樁體材料是散體狀態的，這些碎石之間沒有足夠的粘力，樁身的緊實度主要是依靠土體的力量和石料之間的摩擦力來加強。沉管碎石樁在承受上方應力的時候，樁身的受力全部在樁頂的樁徑之內，通常這個樁徑范圍為樁頂的2～4倍。沉管碎石樁是一種復合地基，其承載力在整體工程完工后明顯增強，然而如果路基中需要埋設管道時，復合地基的效果就消失了，這種情況下路基的承載力會下降。在運用沉管碎石樁進行軟土處治時，不同地質條件的軟土，使用相同的方法做出來的樁體緊密度也是有差異的。沉管碎石樁處治軟土的穩定效果需要很多的條件來支撐，例如軟土地質、樁距、樁徑、樁深、樁機、碎石材質等，所以正式施工前施工人員需要在路基區域內選擇合理的試樁范圍和樁數，才能拿到最準確的施工參數。在很多路基工程施工中普遍會出現沉管取出后樁身頸縮的現象，會有一些樁體在反插后出現斷樁，如果填料不夠還會出現下沉難、打入難、樁尖活瓣難等問題，這些問題需要在實踐中進行解決。

4 沉管碎石樁處治軟土中常見的施工改進方法

4.1 下料難問題的解決方案

在沉管碎石樁處治軟土過程中通常會存在下料難的問題。如果選擇在沉管下到預定深度后再開始填料，會出現管內碎石料很難完全下沉，即便經過多次反插，實際效果也不是很明顯。因此解決下料難問題的施工要點在于對沉管的改進。可以在沉管的下料口這個位置增加一個充氣閥。在下料的時候關閉高壓氣體，打開閥門，碎石通過以后向充氣閥內加氣，閥門關閉。這樣，管內充氣后，下料的問題就能得到解決。也可以選擇管內充水，效果與充氣的效果是相似，但充水會增加材料的流動性。針對樁尖活瓣難的問題，需要從改進樁尖方面著手，過程中可以選擇運用外掛八字形活瓣式樁尖，選擇外掛的樁尖后再打開后樁尖的鋼板，加粗活瓣鉸鏈軸。活瓣樁尖要選擇平板式外置型，施工過程中可以使用外置式活瓣樁尖來加快沉管下沉速度，加厚外置活瓣鋼板厚度和加粗活瓣鉸鏈軸桿的作用是減少活瓣樁尖的損壞，避免影響沉管碎石樁制作的效率。

4.2 打入難問題的解決方案

解決打入難問題的主要措施是增加樁機機臺前段的重量，通常施工過程中可以增加一定數量的配重塊。在實際施工時，一般出現打入難問題的原因是軟土表層密度過高，使用DZJ-110以上直徑的樁機時，也需要配置0.8 m以上長度的樁尖，這個時候還會出現打入時間過長、樁機機架抖動劇烈的問題，即便將電流加大到200 A以上，也很難達到沉樁效果。在不引孔的前提下，如果使用DZJ-150樁機來打樁，通常會出現接觸器被電流破壞的現象，同時由于電壓問題也會造成其它樁機無法使用，因此這種方法也無法解決打入難問題。這就決定了使用螺旋樁機引孔的必要性，可以借助螺旋樁機來引孔下沉。通常引孔的深度為3 m～6 m，引孔的直徑在0.4 m左右，才能有效解決打入難的問題。但是選擇這種方法后，一般還會出現樁機穿透不了最下面砂層的問題，這時需要在樁機前段增加配重。增加配重只有在遇到極端打入難時使用，其主要的目的是給鋼絲繩加壓，能夠在收緊鋼絲繩時產生反作用力，然后加速樁管的下沉，這樣操作也會造成樁機活動時的安全性問題，但是安全性問題可以通過有效的現場管理來解決。通過上述方法能夠有效地解決樁機難以打入地基的問題，在實際施工中需要嚴格設計好備用方法，以便路基施工能夠順利進行。

5 結束語

沉管碎石樁在實際施工中有著很多的優勢，例如設備操作簡單，施工方便、造價低、效率高、污染少等，但是需要承認的是這種方法的缺陷也是存在也，不僅在施工技術方面，在地質條件方面也有著一定的復雜性，例如在施工中由于樁機要反復振動，會產生很大的噪音問題，也可能對附近建筑地基造成影響。因此需要施工單位在實際施工中提升處治軟土的施工技術水平，有效地解決沉管碎石樁施工中的一些常見問題。

參考文獻：

[1]周志林.振動沉管碎石樁軟土處治施工技術[J].青海交通科技，2019（5）：75-77+126.

[2]李東鋒.振動沉管擠密碎石樁加固軟土地基技術研究[J].工程技術研究，2019，4（1）：120-121.

[3]易劍輝，郭志輝，余文龍.振動沉管碎石樁在復合地基處理中的應用[J].工程建設與設計，2020（10）：35-36.