简述公路施工中软土地基处理

2014-10-16刘鸿鹄

黑龙江交通科技 2014年6期

刘鸿鹄

(贵州省毕节公路管理局)

1 砂桩软基处理设计

1.1 砂桩的作用

砂桩是为提高软土低级的承载力，在需要进行地基处理的范围内，由碎石、沙砾、矿渣、砂等松散粒料做桩料，采用专用机械设置成交大直径的桩体。专用机械一般为振动沉管机、水振冲器等。设置砂桩后桩与桩间土形成复合地基。砂桩是通过置换软土、加速地基排水固结作用、桩的应力集中作用共同来提高稳定系数的，通常不考虑它对地基土的挤密作用。

1.2 设计计算

1.2.1 加固深度

(1)当软土层不厚时，应穿透软土层;

(2)当软土层较厚时，对按变形控制的工程，加固深度应满足砂桩复合地基变形不超过地基容许变形值并满足下卧层承载力的要求;

(3)当软土层厚度较大时，对于按稳定性要求控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面以下2 m的深度;

(4)在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定;

(5)桩长不宜小于4 m。

1.2.2 桩径

根据置换率要求、成桩方法、施工机械能力等因素综合考虑确定砂桩直径。在饱和软弱粘性土中尽可能采用较大的直径。目前国内采用的桩径一般为0.3～0.8 m，国外最大达2 m。

1.2.3 材料

宜使用中粗混合砂，含泥量不大于5%。在对砂桩成型没有足够约束力的软弱粘性土中，可以使用砂和角砾混合料。桩孔填料量应通过现场试验确定，估算时可按桩孔体积乘以充盈系数1.2～1.4确定。

1.2.4 垫层

在砂桩施工完成之后，需要在地面铺设大约40 cm左右厚度的垫层，垫层的主要材料应该是砂石。在进行垫层铺设施工中，主要采用的铺设方法是分层敷设，并且使用振捣器对其进行振捣和压实。如果在施工中出现地面过软，并且施工机械无法正常进行施工时，可以在砂桩施工前铺设垫层。

1.2.5 砂桩复合地基的稳定计算

(1)设有砂桩的复合地基的路堤整体抗剪稳定系数按有关公式计算，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下复合地基区域深度内时，应考虑桩体对土的置换率、桩土应力比。复合地基的抗剪强度按以下公式计算

式中:h1i、γ1i分别为在第i土条中路堤部分的高度(m)及容重(kN/m3);hci、γc分别为在第i土条中桩料部分的高度及容重;η为桩对土的置换率，桩在平面上宜为等边三角形布置，三角形分布时

当桩在平面上为正方形布置时

式中:D为桩的直径;B为桩位布置正方形或三角形的边长;μs为桩间土的应力折减系数，其值为:μs=1/［1+(n-1)η］;μc为桩的应力增加系数，其值为:μc=n/［11+(n-1)η］;n为桩土应力比，宜为当地或类似实验工程的试验资料确定。无资料时，n可取2～5。当桩底土质好、桩间土质差时取高值。cui为第i土条滑裂面以下时，该滑裂面所处土层的天然不排水抗剪强度;φc为桩料的内摩擦角，当桩料为碎石时可取38°，当桩料为沙卵石时取35°，当桩料为砂时可取28°;α为土条底部滑裂面对水平面的夹角。

(2)若按公式［∑(si+Δsi)+∑(sj+pj)］/PT计算设有砂桩的复合地基上路堤整体抗剪稳定安全系数，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下的复合地基区域深度时，上式中的 si、Δsi应按下式计算

式中:Wci= γchciΔXi，其他符号意义同前。

(3)若按公式F=［∑ki+∑kj］/PT计算设有砂桩的复合地基上路堤整体抗剪稳定安全系数，且当第i土条的滑裂面处于地面线以下的复合地基区域深度时上式中的ki应该按下式计算

其中:Msi=(Woi-Wwi+ μsW1iUi)tanφi;Mci=(Wci-Wwi+ μcW1iUi)tanφc;msi=cosαi+tanφisinαi;mci=cosαi+tanφcsinαi。

式中符号意义同前。

2 砂桩软基处理施工

2.1 施工放样

施工中一项重要的工作就是进行施工放样，主要方法就是利用全站仪将路基两面的纵向控制桩进行测量放样，接着再利用钢尺以砂桩的布置图为依据将砂桩的具体位置进行一一的放出，与此同时，需要利用较小的木桩将每一个砂桩的具体位置进行确定。施工放样工作结束之后，就需要对砂桩的具体位置、数量以及布置砂桩的具体形式进行核对，并且需要对砂桩位置的准确性进行保证。

2.2 桩机就位

在进行桩机就位作业时，首先要做的就是对桩机的垂直度以及平整度进行检查，检查的主要方法就是利用全站仪采用垂直以及水平两个方向的方法对桩机的位置进行调整和确定，这样做的主要就是为了保证桩机为垂直度以及水平度能够满足规定要求。在进行桩机检查的过程中，必须保证桩位的准确性，应该将桩机位置的偏差控制在合理的范围之内。

2.3 桩管下沉

进行桩管下沉的主要方法就是对桩锤电机进行利用，首先将桩锤电机打开，然后对砂桩进行桩锤，使得桩管发生下沉，接着在桩管下沉之后，并且采用合理的方法对桩管下沉的深度进行合理的控制，这样做的主要目的就是为了保证砂桩的长度符合设计要求的长度。在桩管发生下沉的过程中，要保证桩管沿着导向架进行下沉，保证桩管与导向杆保持水平，在桩管下沉的过程中，如果发现壮观发生偏斜，那么需要及时采用措施将桩管的位置扶正，并且将其偏差控制在合理的范围内。

2.4 灌砂

在桩管下沉作业结束之后，并且已将桩管的长度控制与设计长度一致之后，就可以开始进行灌砂作业，在进行灌砂作业时，需要对灌砂的数量进行严格的控制，通常来说，灌砂梁主要是设计灌砂梁的1.1～1.2。在灌砂的过程中，如果桩管中无法将一次性需要灌入的砂量进行存贮，那么可以在振动挤密过程中补足。在进行灌砂作业的同时，需要向桩管内加入压缩空气或者是加入水，这样做的主要作用就是便于啥向桩外排出。如果在排砂的过程中，发生堵塞或者是困难的现象，那么需要将加入的风量进行适当的增加。