談高速公路沉管碎石樁施工技術

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摘要：本文以某高速公路實際工程為例，分析了沉管碎石樁技術在軟土地基處理中的應用，重點研究了成樁試驗、工后檢測以及沉降觀測等相關技術要點，從而為高速公路工程建設提供借鑒。

關鍵詞：高速公路；沉管碎石樁；沉降；成樁試驗

1工程介紹

某高速公路工程項目全長是18．23km，在2016年7月正式開工。工程項目建設涉及到了水田區與圍海造田區，此區域分布著大量淤泥，其中淤泥層的厚度為3～8m，同時軟土層的含水量相對偏高，壓縮性比較高，固結時間較長，需要進行處理的軟土路基長度是13．59km。目前，軟土路基的處理方式基本包含了強夯法、沉管碎石樁法、預應力管樁法以及水泥濕噴法等。以施工工藝作為依據，碎石樁主要分為沉管碎石樁與振沖碎石樁，通常沉管碎石樁適用于普通路段與路堤填土相對偏低的橋涵路段。與其他軟土路基處理方式對比，沉管法具備的優勢是造價低，有利于保護自然生態環境。此高速公路工程項目全線路段一共設置了113860根，施工中一共劃分為66個段落，合計總長度是4308m。

2沉管碎石樁技術適用條件與材料選用

沉管碎石樁技術主要適用在松散沙土、雜填土、非飽和黏土以及粉土等路段。此高速公路工程沉管碎石樁主要應用在路基填高5m以內，同時土質相對良好的路基段落。針對沉管碎石樁材料的選用，是以就地取材為主，粒料級配必須滿足相關標準要求。如，普通軟土地基處理時沉管碎石樁技術的應用，粒料最大直徑≤50mm，抗剪強度＜20kPa；軟土路基，粒料最大直徑≤100mm，而且粒徑在50～100mm的粒料應占據總粒料的50％～60％，同時不同級配粒料中含泥量≤5％。

3沉管碎石樁施工與檢測

3．1沉管碎石樁施工工藝

針對沉管碎石樁技術而言，可選擇由一邊推移到另一邊，也可由中間向外，由此能夠形成高程度液化路基，從而有效增強路基的承載力［1］。如果路段的土質類型是黏性土，其土質狀況比較差、抗剪強度偏弱，為了能夠降低碎石樁施工階段造成的土體擾動，應選擇間隔跳打形式。與建筑物相接近的施工段，需要選擇背離建筑物的方向完成制樁。碎石樁技術的施工順序見圖1。此工程沉管碎石樁選擇梅花式的布局方式，樁的縱向間距與橫向間距一致，分別設定為1．2、1．5以及1．8m。沉管碎石樁施工工序基本包含一次拔管法、逐級拔管法以及重復壓拔管法等。針對軟土路段，應選擇逐級拔管法與重復壓拔管法，由此提升碎石樁合格率。結合工程現場施工情況可知，需要結合施工階段地質具體變化情況，科學地控制碎石樁的樁長與樁徑，通過控制反插深度、振密段長度與留振時間等，進一步增強碎石樁密實度，切實保證狀態的均勻性，這也是保證沉管碎石樁質量的有效措施。沉管碎石樁的施工階段，若是碎石樁成樁時間過短，就會影響樁體密實度，無法保證樁體承載力；若是反插施工不到位，容易出現“蘿卜樁”，從而導致填料分布無法滿足標準要求［2］。所以施工階段必須實時觀察碎石樁振密擠實成效，杜絕出現“斷樁”與“瓶頸樁”等問題。從本質上分析，填料量與單樁施工質量存在著密切關系，如填料量關系著樁體直徑，所以需要進行試驗確定樁投料量，然后確定碎石用量，同時保證填料級配的科學性，從而提高樁體密實度合格率。

3．2成樁試驗

因為軟土路基存在著多變性與不確定性，所以在進行沉管碎石樁施工前需要完成成樁試驗，通常試驗選擇的樁根數量是5～10根［3］。而試樁階段，需要做好安全防護措施，防止發生安全事故：工程技術工作人員需要實時跟蹤檢查試驗過程，認真記錄裝樁管具體沉入時間與深度，以及單樁的碎石量和相關設備電流具體變化情況等，全面掌握樁體試驗中的指標變化，從而為沉管碎石樁施工提供指導。施工完成30天之后，開始實施樁體密實度與樁長等有關指標檢測［4］。受到碎石樁擠密作用的影響，樁體的密實度與承載力會逐漸增強，由于此工程項目施工工期比較緊，為了保證施工進度，針對土質相對偏好的路段，選擇在施工完成后的7天試樁，檢測樁體密實性指標，在路段檢測合格后方可進行下一階段施工。針對土質不良路段，需在成樁試驗結束后的30天開始檢測，由此能夠保證工程如期竣工。成樁試驗檢測數據具體見表1。在檢測完成之后，要認真總結與分析沉管碎石樁施工狀況，如樁管的下沉速度、成孔速度、留振時間以及電流值等各項技術參數，從而為沉管碎石樁的規模化施工提供指導與依據。

4沉管碎石樁沉降觀測

為了提升高速公路路基施工質量，嚴格控制工后沉降，需要結合設計文件的基本要求，當沉管碎石樁的施工任務達成之后，應對此路段完成沉降觀測。針對沉降觀測設備的埋設需要在軟土地基處理結束之后進行，而且當觀測到穩定初始值之后，才能夠開始路堤填筑施工。結合設計文件的基本要求進行地表沉降觀測設備的布設，按照軟土路基的沉降穩定觀測布置圖進行沉降板與位移樁的合理布設，選擇道路中心與路堤兩側，其中道路中心沉降點需要防止與通信管道相重疊［5］。同時，也可以結合具體地形和施工實際狀況適當地調整沉降板與位移樁的位置，但是必須保證沉降板和水平方向的觀測點處于同一橫斷面。后續的施工應逐步擴大觀測點長度，從而保證路基填筑之后可以實現準確觀測，增強各個沉降點穩定性。各個施工段成立軟土地基處理沉降觀測小組，根據施工工期每一層進行一次觀測，針對臨時的中斷施工期與間歇期每3天進行一次觀測，當路基段填筑施工結束之后的7天進行一次觀測，從而實現此路段的沉降、位移觀測，具體觀測數據見表2。每一層路基在填筑施工之前需要完成沉降觀測而且沉降觀測數值達到標準規定要求之后，才可以開始轉序施工。此外，結合沉降觀測數據展開全面地沉降分析，出具分析報告，并單獨建檔留存，從而為后續施工提供指導與借鑒。路基與路面施工階段完成軟基沉降具體狀況的獨立監測，其中監測斷面的數量至少在總斷面數量的30％以上，認真做好監測記錄，出具沉降分析報告，提出施工建議。

5結語

2018年10月，該高速公路工程項目正式通車，在通車后的一段時間，再次完成了各個軟基路段的沉管碎石樁施工結束后的沉降觀測，同時出具了該項目軟基沉降觀測的總結性報告。報告指出，該項目施工結束后的沉降量滿足設計基本要求，項目設計的沉管碎石樁均沉降量是320mm，而實測均沉降量是288mm，這為相關軟土路基沉管碎石樁技術得以應用提供指導與依據。

參考文獻：

［1］葉洪波．淺析碎石樁復合地基在高速公路液化中的應用研究［J］．西南公路，2015，42（4）：92－94．

［2］張增廉．沉管碎石樁復合地基在公路路基基底中的應用［J］．公路交通科技，2015，32（7）：123－124．

［3］呂鑫．試論碎石樁技術在山區高速公路軟土地基的應用［J］．山西交通科技，2017，45（4）：50－52，55．

［4］段青武，王宏偉．碎石樁技術在加固公路工程軟基施工中的應用［J］．山東交通科技，2017，39（1）：109－110，129．

［5］劉國華．碎石樁的濱江公路軟基處理數值模擬及處治方案［J］．黑龍江交通科技，2018，41（10）：84－85．

作者：劉彩白 單位：山西路橋第六工程有限公司