维普资讯 http://www.cqvip.com 挤密砂桩地基处理研究。… 摘要：本文通过广东省怀集至三水公路挤密砂桩地基处 理的工程实例，介绍了挤密砂桩软基处理的施工工艺及质量控 制方法。总结该软基处理方法的工艺流程、技术要点和操作方 法，为今后其他工程的挤密砂桩地基处理施工提供相关的经 验。 关键词：软基处理；挤密砂桩 工 程 糍 本项目位于广贺高速公路三水至四会段试验路段Ｋ１ ３＋８１ ５～ Ｋ１３＋８６５段。该路段属冲积平原区。地处北江冲积平原。软土 路段广泛分布．软土地基的处理是本路段的关键。 该路段设计速度为１ ００Ｋｍ／ｈ，路基标准宽度３３．５ｍ；行车 道和硬路肩路拱横坡采用２％，土路肩路拱横坡采用４％。本 路段全部为填方路堤，路基边坡采用１：１．５。护坡道２．０ｍ， 路基边沟为６０ｃｍ Ｘ ６０ｃｍ矩形盖板边沟。 本路段砂层较厚，软土层较薄。砂层厚度达到９ｍ、埋深 １２ｍ。上下层软土总厚度为３．６ｍ，埋深分别为３ｍ和侣．５ｍ。 详见图１。 结合软基分布范围并考虑到各种处理方案的比较，对该路 段拟定处理方案为：挤密砂桩＋５０ｃｍ砂垫层＋１层双向聚合土 工格栅＋等载预压。间距为１．６ｍ，处理深度为１４ｍ。规格为 中４０ｃｍ。正方形布置。 ８ ４ ２ ０ ２ ４ ６ ８ １０ 深度 岩土名称 ／； 。 ｑｃ， ＝ ———— １．５ 淤泥质土 霉 ３．０ｍ … ｝ 冬一力 中、粗砂 曷 一力 １２．Ｏｒ． ——暑 含淤泥粉砂 ≤ 簧 ｌ６・４ｍ 淤泥质亚黏土 ８ ． ｌ８．５ｍ ．－ — 。—－－＝ —’ 箕 —— ＝ －譬． Ｚ 图１ 挤密砂鞋施工工艺 采用挤密砂桩，是先在软基中间用冲击法或振动法打孔， 灌入砂子并捣实。其在软弱黏性土中有下列作用： １．置换作用：密实的砂桩在软弱黏性土中取代了同体积 的软弱黏性土，形成“复合地基”，使承载力提高，地基沉降 １６２ 中小企业科技２００７．０５ 变小。 ２．排水作用：在软弱黏性土地基中。砂桩可以像砂井一 样起排水作用。从而加快地基的固结沉降速率。 由于该路段位于北江特大桥桥头，北江特大桥是按地震烈 度Ⅶ度进行设防的。在出现地震烈度Ⅶ度时，该路段可能产生 砂土液化，采用挤密砂桩能有效地消除砂土液化现象。同时又 可以起到竖向排水体的作用。加快处理深度内的土体固结速 度。 （一）技术指标和施工工艺 １．挤密砂桩 采用振动沉管，桩的直径采用０．４ｍ，采用渗水率较高的 中、粗砂。含泥量不大于３％，渗透系数不小于５ Ｘ １０￣ｃｍ／ｓ。 其施工工艺为： （１】在地面上将套管的位置确定好； （２）开动振动机．将套管打入土中。如遇坚硬的土层。可 辅以喷气或射水助沉； （３）将套管打到预定的设计深度。然后由上部送料斗投入 套管内一定量的砂（约１ｍ杆长的砂）； （４）将套管拉到一定的高度。套管内的砂即被压缩空气 （或在自重作用下）排砂于土中； （５）再将套管打入规定的深度，并加以振动。使排到桩底 的砂振密，并挤压周围的土体，形成一段密实的桩体ｉ （６）重复以上（１）～（５）的打桩工艺多次，一直打到地 面．即成为砂桩。 ２．砂垫层 采用透水性好、洁净、级配良好的中、粗砂，含泥量＜ ５％，渗透系数＞１０弋ｍ／ｓ，并将其中植物、杂物除尽。砂垫层 摊铺厚度５０ｃｍ。 ３．土工格栅 土工合成材料能有效地与路基土体产生相互摩擦。和 协调路基土体的变形。均化荷载，减少路基的不均匀沉降。提 高路基的抗剪强度，增强路基的整体性。由于该路段地表已平 整。根据调查在平整场地时未进行地面清表和鱼塘清底，为保 证路基在填筑过程中的稳定性，土工格栅采用双向聚合土工格 栅。设计采用土工格栅双向抗拉强度≥６０ｋＮ／ｍ，纵、横向伸 长率＜１０％。每批土工格栅运抵工地后应进行外观检查和质量 验收。外观和强度应满足设计及规范相关要求。 土工格栅施工要点：摊铺砂垫层一沿路基纵向摊铺土工格 栅（主受力方向为路基横向），土工格栅应摊铺平整、张紧． 不得出现松弛现象．并用插钉固定一横向搭接，搭接长度不小 于１０ｃｍ，并每隔１０ｃｍ绑扎一次一土工格栅摊铺完成后，应 及时填土碾压，首先在土工格栅两侧填土，将土工格栅固定， 再向中间推进，碾压的顺序是先两侧后中间，严禁车辆直接与 土工格栅接触。 （＝）质量控饲蔓点 维普资讯 http://www.cqvip.com （１）试桩：通过工艺试桩，确定合适的拔管速度、沉拔深 度、流振时间等。可以预先暂定施工参数来进行试桩，试验、 检测后调整、确定施工参数。 （２）为保证砂桩密实度。砂料含水量要达到饱和状态。 （３）不可灌满砂才震动拨管，由于管内砂量过多及冲水密 实后，管底容易形成真空负压，将导致砂料难以排出套管成 桩。 （４）投料后须冲水才拨管，水量不宜过大。否则容易引起 工作场地翻泥，从而影响砂桩与砂垫层的连通性。 （５）施工过程中。不宜一次回插深度过大。回插使套管内 的砂料向四周挤压，管内砂料减小，当回插深度过大时，再次 拨管时容易造成管底高度大于管内砂料高度，从而导致出现断 桩的现象。 （６）每一斗砂料投入套管后一般可咸桩３～５ｍ，切忌采用 装砂料时才留震的操作方法。这种操作方法容易造成桩身密实 度不均的现象（震动时间长的部位密实度大）。 （７）可边下套管边投料。为缩短打桩时间，可在下套管的 同时投入砂料，但套管下沉过程中只宜投入３—５ｍ桩长的砂 料，而且套管下沉至设计深度后应停震２０秒以上，以保证桩 底的震动时间。 （８）套管提升过程中的回插操作不仅能产生向下的挤压 力，进而提高砂桩的密实度，还可以增加砂桩形成过程中的震 动时间，从而达到提高砂桩的密实度效果。但反复回插将造成 施工成本增加、施工效率下降。因此，需根据试桩结果确定回 插操作的具体参数，并应派专人现场监督执行情况。 （三）质量检验 施工过程中必须严格执行施工工艺，检查施工记录，施工 完毕必须进行检测，以检验处理效果。检验内容包括灌砂量和 地基抗震加固效果。灌砂量应根据实际用砂量与计算体积之比 来检验；对于地基的抗震加固效果，采用标准贯入法进行检 验。施工后应隔３～５天后方可进行质量检验。标贯试验的检 查数量应不少于桩孔总数的２％，且每个工程不少于５点。每 根桩的灌砂量应／＞９５％，处理后桩间土的标准贯入锤击数应满 足Ｎ６３．５９８击标准的要求。 施工处理效果 （一）标准贯入试验 通常标准贯入试验锤击数和静力触探比贯入阻力是判别砂 土是否可液化的指标。因此，在挤密砂桩施工前后，试验段均 进行了标贯和静探试验。考虑到国标《建筑抗震设计规范》 （ＧＢ５Ｏ０１ １—２００１）和《公路工程抗震设计规范》（ＪＴＪ００４— ８９）均推荐利用标准贯入试验判别砂土液化，本文按国标方法 进行试验成果整理，静力触探试验作为参照数据。 挤密砂桩施工前后的标准贯入试验结果如表１所示。据表 可知，在挤密砂桩加固范围内，加固后平均标贯击数增长了 ６３、５％。这反映了砂桩的挤密作用很明显，从而大幅度提高了 地基强度。 据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５Ｏ０１ １—２００１），采用挤密砂 桩施工前后的标准贯入试验结果进行砂土液化判别。其结果如 表１所示。 表１ 挤密砂桩施工前后标贯结果统计表 处理前标贯击数 处理后标贯击数 备注 深度（ｍ） 击数 ＃茱度 ） 击数 ４．５０ ８ ６ １１．６ ５．６０ １０ ８ １３．９ ６．５０ ８ ｌＯ １６ ７．＂ｔｏ ７ １．２ ．１７．１ ８．６０ ７ １４ １８．５ ９．５。 １３ １０．６０ １３ 加固深度内 处理前 ９．４ 平均际贯击数 处理后 １５．４ 击数啮嚆 ６３．麟 表１反映出在砂桩处理前，地基部分深度土层在地震烈度 为７度时存在砂土液化的可能性，经过处理后，各个深度土层 均可抵抗８度地震。由此可见，本试验段挤密砂桩的抗震效果 非常理想。 （二）静力触探试验 砂桩的挤密作用提高了地基土体的密实程度，其强度势必随 之增长。表２为加固深度内砂桩施工前后静力触探强度统计表。 据表可知：①砂桩加固范围内砂层的强度有较大幅度的增长，且 锥尖阻力增幅明显大于侧摩阻力；②浅部淤泥质土强度出现较小 负增长。据分析，这可能是两方面的原因造成的。一是砂桩施工 震动破坏了该层土的结构。致使其强度降低；二是路基浅部砂桩 桩体密实度相对较低，对周围土体的挤密作用较弱。 表２挤密砂桩施工前后静力触探强度对比表 土层名称 锥尖阻力（ＭＰａ） 侧摩阻力（ｋＰａ） 备注 加固前 加固后 强度增长 加固前 加固后 强度增长 淤泥质土 １ １８９ １、（）０９ —１５．１％ ６７ ６４、１ —４－３％ 中、粗砂 ２．４７８ ５、６４２ １２７ ７％ １１ ２０、８ ８９．１％ 含淤泥粉砂 １．３５４ ２．４３６ ７９．９％ ２９、７ ３３．６ １３．１％ 由上述标准贯入试验和静力触探试验的结果可以判断，挤 密砂桩对于类似试验段地质条件的路段具有很好的抗震作用。 结 论 综合上述试验结果，得到以下结论： 挤密砂桩可以起到消除砂土液化和加固软弱土层的双重 作用，非常适合于可液化砂层与软弱土层互层地基的加固处 理。 参考文献 １ 中华人民共和国建设部．建筑抗震设计规范．ＧＢＪ１卜８９．北京： 中国建筑工业出版社，１９８９ ２龚晓南．高速公路软基处理指南．人民交通出版社．２００５ ３交通部第一公路勘察设计院．公路软土地基路堤设计与施工技术规 范．人民交通出版社 ４公路工程质量检验评定标准．ＩＴＧＦ ８０／１—２００４ ５公路软土地基路堤设计与施工技术规范．ＩＴＪ ０１７—９６ （作者单位：广东省肇庆市公路勘察设计院） ２００７．０５中小企业科技 １６３
