【摘 要】本人施工项目越南河内-海防高速公路EX-3标，标段总长14.0公里，主要工程量包括塑料排水板129万m、砂井桩32万m、挤密砂桩39万m，路基填方418万m3，桥梁10座，混凝土15万m3，钢筋17995吨，沥青混凝土33万吨。为了对高速公路软基处理--挤密砂桩进行总结研究，本文首先介绍高速公路软基处理中挤密砂桩，然后依次介绍了施工前的准备工作、试验桩、挤密砂桩施工工序、挤密砂桩质量控制以及挤密砂桩质量检测。其中质量检测主要包括施工允许偏差和桩体施工质量及桩间土加固效果两个方面的检测。本文的研究可以作为高速公路软基处理--挤密砂桩施工过程中的参考。
【关键词】软基；挤密砂桩；施工质量
前言挤密砂桩能够充分的利用天然中粗砂，采用振动沉管桩机在将粗砂灌入到软土地基中，这样能够通过挤密软土土基提高地基的强度。在对软土地基的处理方面这种方法有非常明显的效果，因此在加固软土路(地)基或松散砂土路基方面得到了广泛的应用。但是由于这种施工方法工艺的复杂性以及造价的昂贵，使得在挤密砂桩的研究还需要深入的进行。下面将对高速公路软基处理--挤密砂桩进行详细的研究。
1．高速公路软基处理中挤密砂桩及工程概述在加固软粘土、淤泥质土和松散砂性土地基方面挤密砂桩是一种非常有效的方法，在施工的过程中可以采用沉管振动法，导管能够将成桩过程中的振动传递到土层，这样超孔隙水压力就会在附近的饱和土地基中产生，进而使土颗粒重新排列，趋向密实，达到振密的作用。软弱粘性土由密实的砂桩所取代，在散体桩竖向增强体复合地基形成的过程中增加了地基的承载力，同时还减小的地基的沉降。另外渗透性能良好的人工竖向排水减压通道在粗颗粒的砂桩在地基中形成，对于超静孔隙水压力的增加和砂土产生液化能够有效的消散和防止，同时地基的排水固结速度也加快。
为了提高软土地基承载力和防止砂土液化，挤密砂桩在高速公路软基处理中得到了广泛的应用。
本次施工中的越南海内至海防高速公路长度大约为120 千米，该高速公路所经过的地段除了河流沿以外均为水稻田路基，含水量是比较大的。采用深层处理的方法处理承载力小于150 千帕的台背地基以减小桥梁台背路基施工后的沉降，由于施工现场具有丰富的砂资源，为了兼顾经济性采用挤密砂桩桩处置。下面本文结合越南河内至海防高速公路EX-3 标的挤密砂桩施工的具体情况，对施工过程中的施工方案、技术要领以及施工过程中的质量控制方法进行详细的研究。
2．施工前的准备工作在施工前主要从以下四个方面进行准备，首先，根据相应的施工技术方案和施工的质量计划进行施工过程的编制，以保证施工过程中的措施得力和操作的方便性，同时将设计的施工方案上报监理工程师批复。然后对施工场地进行处理以保证其平整性，对于高空、地面和地下的障碍物及时清除。接下来按照设计文件的具体要求进行布设，合理的安排桩的布置形式和桩间距。本文设计标段中的大于5 米的台背填土高度将台背地基处理长度设置为20 米，其中20 米的处理段长度以及20 米的过渡段长度，采用15 至20 米的砂桩桩长以及70 厘米的桩直径。处理段采用1.5 米的桩间距、过渡段采用1.8米的桩间距。采用等边三角性的形式对桩的平面进行布置。严格按照设计图纸对挤密砂进行施工放样，同时将每根桩的位置利用木桩或者竹签来确定。最后，在机械设备以及材料的选择方面应当充分的考虑地段的地基、砂桩桩径及桩长情况，这样才能选择比较适合的施工设备和材料。本文中设计的工程采用DH608-110M 型桩机。本文中的施工中采用采用中粗混合砂、2.8 以上的细度模数以及小于5%的含水量。
3．试验桩为了充分的保证大面积施工的质量应当在施工之前根据现场的实际情况对各种机械参数进行调整。在试桩位置的选择过程中要综合考虑软土厚度以及地质特点有针对性的选择相应的试桩位置，重点是要选择具有代表性的位置。成桩试验要达到以下几点目的：首先要在符合相应的设计要求下进行施工。
然后要对投料数量进行合理的确定。最后要对密实度的质量标准进行确定。在确定试桩数量的时候可以根据需要或者保持在80-100根，在试桩以前主要进行地基的标准贯入、静力触探和瞬时瑞利波检验三个方面的工作，在每一个试验段中的试桩要超过十个，试桩成桩7 个小时以后进行桩间的标准贯入、静力触探和瞬时瑞利波的对照检验，其中试验路段的数目保持在30 个点以上，同时进行单桩承载力、复合地基承载力载荷试验检验以及桩体的重Ⅱ型动力触探，其中桩体的重Ⅱ型动力触探过程中每个试验路段的桩数保持在10 根以上，单桩承载力、复合地基承载力载荷试验。试验段的数目保持在2 个点以上。施工方、监理方在试桩的时候都应该在现场，同时对现场的情况进行详细的记录。在完成试桩以后要提交详细的试桩报告，对于桩分密实度、桩长、荷载试验情况要重点的描述，其中荷载试验情况主要包括荷载P-沉降S 曲线以及沉降S-时间t 曲线，根据试桩报告对施工工艺、施工质量、加固效果进行综合评价。
4．高速公路软基处理--挤密砂桩施工工序研究在进行挤密砂桩施工的过程中应该采用下面的工艺流程依次进行：整平原地面、机具定位、桩管沉入、加料压密、拔管、机具移位。
应当按照施工前所定桩位对移动桩机进行定位，将桩管垂直度校正在1.5%范围以内，同时对桩管长度及投料口位置进行检查以保证桩管必须高出设计桩长3—5 m，提升桩管使其离地面50 cm，将桩头活页闭合。完成准备工作以后为了更加有利于沉管对中在桩位处堆积少量砂；用振动沉桩机边振边沉入上层直至达到设计深度，在没有进入持力层的情况下持续沉至进入持力层50 cm 为止，同时还要留振适当时间。通过将桩管提升使桩尖打开以后停止振动，为了使砂料呈饱和水状态应该在桩管内加足够多的水量。采用一次上足或分两次投料的方法进行投料。为了在启动拔管的时候使桩管内砂料密实，应该在拔管前先振动1分钟，在振动的同时均匀缓慢提升桩管，控制在提升速度1.0 m／rain，每提升1.0 m 留振0.5—1.0 min(软土层内留振0.5 min。砂层内留振1.0 min)并反插。
当将桩管二分之一的长度拔出时应该在投料的同时加入水，当桩管提升到孔口时停止加水。在提升和反插时必须保证均匀的速度，并保持由深到浅的反插深度，在保证每根桩的桩长和灌人砂量的前提下进行不少于五次的反插。将沉管提升一米以后就进行反插，同时根据成桩的施工过程进行适当的调整。
接下来将剩余的填料投完，在施工距桩头2 米范围内时适当增加反插次数和留振时间，为了保证桩头密实度的增加可以采用超载投砂法或者管身下压等夯实类措施。在填料的时候要分批的假如，避免一次加料过量的现象，可以采用“少吃多餐”的填料原则，对于未达到规定密实度电流的每一深度的桩体应该继续加料和振实，对于“断桩”和“颈缩杖”现象要严格的防止；在施工过程中要做好记录工作，记录的项目主要包括成桩深度、成桩时间、每次砂灌量、反插次数等；在施工过程中如果发现土层出现了较大的变化或者投料量或沉桩速度异常应立即停止并报告监理；在施工完成以后应该做好场地的平移、标高的测量以及施工记录的整理等。
5．高速公路软基处理--挤密砂桩质量控制研究高速公路软基处理--挤密砂桩的质量隐患主要由挤密砂桩施工不当或技术要领把握不好所引起，对于处理效果产生很到的影响第一，成桩桩身密实度不足主要由灌砂量不足、砂的含水率不佳或加水量不足引起，进而引起疏松现象。因此要对投砂量严格控制，必须保证充足的桩管内加水量。对于未达到设计要求的实际灌砂量应当补充灌砂后复打一次，或在旁边补桩一根。第二，已成砂桩倾斜容易受到沉桩时桩管竖直度不够或受邻桩振冲的影响。因此在成桩的过程中应当对桩管竖直度及时的校正以保证相邻桩距间隔跳跃施工而不产生相互振动的影响。第三，短桩主要由桩底空松或桩底端料少或无料引起，同时沉管时遭遇局部硬土层或孤石也会造成桩长不够。对于遇到土层或孤石的情况应当采用及时停机的处理方法，通过在桩位旁边试打来对硬土层范围进行确定，接下来考虑变更领位桩；在拔管前必须将砂料灌满，同时保证1 分钟的留振时间。第四，砂桩缩径主要由三次投料不合理，反插深度和次数有误引起，因此必须改变投料量比例，为了满足相应的要求应该改变反差深度和次数。第五，施工中常见病害就是断桩，主要由反插深度有误、塌孔、卡管活页打不开等原因造成。在对拔管高度和拔管进度进行控制的时候要严格按工艺性试桩提供的技术参数及成桩步骤进行以避免出现断桩的现象，这样能够有效的保证桩身的连续性。第六，要及时的整修活页以保证活页开启以及灵活打开，这样能够有效的避免卡管现象的发生。
6．高速公路软基处理--挤密砂桩质量检测研究6.1 施工允许偏差方面桩径、桩距、桩长、垂直度以及投料数量是施工允许偏差检验的重要内容，具体的要求可以参考下表。
表1 施工允许偏差
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6.2 检验桩体施工质量和桩问土加固效果为了对砂桩施工质量进行检验应该检验桩身密实度大小，进行检验的过程中主要采用下面的检测方法：标准贯入试验、瞬时瑞利波法和动力触探测试。检验频率采用下面的方法：其中标准贯入试验、剪切波速按砂桩根数的2%布设测点；静力触探测试为5 点后5 000立方米，对于施工面积小于5 000 立方米的测试点应不小于5 点，特殊地段适当加密，在孔位布置的时候采用随机的方法，将孔深设定为设计孔深。在检测标准上：对标贯试验，桩体实测标准贯入击数N63.5≥15 击，桩间土实测标贯击数：黏性土≥8 击，砂性土≥10 击。达到这些要求以后说明达到设计要求的处理效果。同时还要满足相应的检测时间。
7．总结总而言之，应当严格按照相应的标准进行施工，根据相应的规范要求设定合理数量的试验桩，同时还要将设备的能力、沉入桩管速度、成桩直径及碎石柱密实度情况考虑在内。只有在达到相应的质量标准以后再进行施工；为了避免成桩倾斜现象的发生应当在施工时保证套管竖直；碎石桩施工允许偏差应在规范要求的范围之内。后续还应当对高速公路软基处理--挤密砂桩进行更加深入的研究。
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论文作者:陈险峰
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿
论文发表时间:2015/9/11
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