关于公路软基处理中振动挤密砂桩的有效运用分析

俞鸿宪

摘 要：公路软基处理的方式较多，适用范围也有所差异，工程师仔细分析工程特点，并选择合适的方式处理公路软基，保障路基的牢固性，是当前路桥建设过程中一个重要的环节。本文简要分析振动挤密砂桩这一处理技术的有关概念以及施工原理，且以具体实例分析振动挤密砂桩的实际操作流程，且对其施工质量进行测试。

关键词：公路软基处理；振动挤密砂桩；有效运用

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0093-02

1 前言

振动挤密砂桩处理的主要目的是将砂压入地基中，以此保障地基的密实度，提高其牢固性，避免地基沉陷，由于其加固技术的效果较为显著，这一处理技术在公路软基施工中得到了推广使用。有关工作人员应当在具备一定工程经验的基础上，仔细研究软基土质的种类，明确振动挤密砂桩施工的主要目的，才能达到良好的施工效果。一般来说，对于松散的砂质土来说，采取振动挤密砂桩技术进行处理时，在受到振动以及挤密等力的作用后，其孔隙比将会大幅度减小，以此能够有效防止砂质土受到不良影响时地表沉降、砂土液化，同时能够提高地基的牢固度。而对于软质粘性土来说，采用振动挤密砂桩法对其进行加固能够形成复合基地，以此改善公路路面的承载力，提高路面强度；同时，由于砂桩能够集中地基力量，能够有效防止软基沉降，而砂桩作为软基主要的排水通道，进而可缩短施工时间并取得良好的施工效果。

2 振动砂桩挤密法的相关概念及其施工原理

2.1 振动砂桩挤密法概念

振动砂桩挤密技术主要用于地基的挤密处理施工中，其振动作用以及挤压作用的复合力能够有效提高地基牢固性。同时，在挤密的过程中，往地基中填充砂砾材料，在挤密作用下形成砂桩，地基与砂桩的紧密结合能够避免体积的沉陷，而复合地基的承载力也能得到有效提高。

2.2 振动砂桩挤密法施工原理

振动砂桩挤密技术的主要施工机器为打桩机，打桩机挤密砂砾为砂桩，地基软土在砂桩的挤压作用下不断加固，有效减小地基土层之间的空隙，提高地基密实性，以降低公路软基的沉降率。同时，在地基空隙水压力升高的情况下，砂桩能够作为排水管道及时排出水量，减小地基压力；在实际的成桩过程中，振动作用不仅能够提高砂砾的回填效率，而且有利于地基抗液化能力的提高。

砂桩在公路软基施工中的主要目的有两个，其一为挤密，其二为排水，在不同地基中的侧重点有所差异。在饱和粘性土中，由于饱和粘性土的土间间隙较小，土壤细小颗粒含量较大，其挤密效果并不突出，而排水功能相对较强，砂桩的桩身与桩间存在较强的摩擦力，通过二者摩擦挤压地基间的水分，同时砂桩间空隙较大，能够提高地基排水能力，缩短土壤固结时间。在砂质土中，由于其土质颗粒较大，土质间空隙明显，其排水功能良好，所以砂桩的挤密效果较为突出，利用桩身与其周边土壤之间的挤压，减小地基土质间空隙，以此提高公路软基的牢固性，改善其承载功能。在非饱和性粘性土中，砂桩的排水作用与挤密效果均较为突出。

3 公路软基处理中振动挤密砂桩的运用

3.1 工程介绍

在某新建公路中，地质勘探人员表示，在某段公地基下存在一层约8-10m厚的软质土层，其主要成分为淤泥、软质弱土，遇水容易液化，同时，路面周围水系较为发达，地下水位较深，不利于路基的稳定性，容易引发安全事故，所以，针对该路面采取振动挤密砂桩技术进行处理，以达到软土地基加固的目的。本部分以此案例分析振动挤密砂桩技术的操作方法，同时介绍相关质量控制措施以及质量测试方案。

3.2 振动挤密砂桩技术方案

施工人员在准确分析施工现场地质情况后，可将砂桩技术流程设定为：以正方形分布范围设置砂桩，保障桩径约50cm，桩心距约1.4m，砂桩下端插入软土层，并确保桩端至硬土层1.5m，桩身填充物含泥量低于5%，采用粗砂混合，保障其颗粒级别的合理性。在砂桩处理结束后，在桩顶部预设约25cm的垫层，且在上方预压路基土，路基土应采用质量合格的砂土，厚度约2m，以此促進软土水的快速排除，缩短软基排水固结时间[1]。

3.3 振动挤密砂桩施工操作

施工人员结合自身工作经验，规范其自身振动挤密砂桩施工的行为，一般可为：（1）移动钢套管，使其对中桩位，保障钢套管与地面互相垂直；（2）打开振动机械，将钢套管压入土层，保障其深度达到预先规划范围；（3）使用装载机填充砂砾材料，自钢套管上部灌装砂料；（4）不断振动钢套管，并向其中注入压缩空气，使其在两者共同作用下顺利提升，使钢套管中的砂砾材料排出，填满桩孔；（5）振动钢套管，使其下压，以此压实桩孔，扩大孔径，在自上方灌入砂砾材料；（6）在振动作用下提升钢套管，开启活门使物料排出；（7）多次重复第五步，直至完整砂桩的形成。

4 砂桩施工质量控制技术分析

在砂桩开始施工前，施工人员应当进行桩前实验，以此了解施工现场的施工参数，掌握适合施工现场的操作方式，一般来说，实验的砂桩数为总数的百分之一，具体应当根据施工环境的地质、地貌进行施工实验。在进行成桩实验的过程中，施工人员应当有效了解灌砂量以及钢套管的提升速度、振动机的工作电流以及振动时间、压缩空气的灌入量等，通过成桩实验以准确掌握施工的合理参数，保障施工的顺利完成。在进行正式施工时，施工人员应当根据实际的施工要求，严格设计桩长、桩距以及灌砂量等具体参数，以此保障砂桩的完整性以及桩身材料的均匀性。在钢套管压入地基之前，应当主动去了解地质水平，并设计合理的插入深度，以油漆标记插入端，以准确控制插入到预计范围内。在施工过程中，施工人员应当保障机器设备的平稳性，保障钢套管与地面的垂直性，尽可能减少施工误差，同时，在灌装砂砾材料时应当严格按照操作流程执行，一旦砂料无法正确注入，则可以适当加水[2]。

5 振动挤密砂桩技术加固效果检测

5.1 桩身重型动力触探试验

保障砂桩材料的均匀性，提高砂桩的完整性使发挥其良好排水功能的主要途徑之一，砂桩应当竖直，以此才能有效减短排水时间，保障水的顺利排出，提高公路地基的牢固性，所以，施工质量检测时，不应忽视砂桩的均匀性以及完整性。在实际的施工过程中，施工人员可以选取重型动力触探实验，对砂桩的桩身进行逐步检测，通过锤击数来判断桩身材料的均匀性，也就是说，检测的锤击数应当处于规定范围，满足软基施工要求。桩身动力触探锤击数越大，表示振动挤密砂桩的密实度较高，具备较好的完整性和均匀性，复符合相关施工的质量要求，反之则质量较差。

5.2 桩间软土地基静力触探试验

为了检测公路软基的施工效果以及其排水功能的完整性，施工人员可以进行桩间软土地基静力触探实验，对比施工前后地基静力触探的结果，判断施工效果以及土质的固结情况。这一实验方法相对便捷，易于操作且其可靠性较高，使检测振动挤密砂桩施工水平的最常见方法之一。一般来说，在振动挤密砂桩处理后，锥尖阻力的提高较为显著，则软基的排水能力较好，且固结时间相对较短，其地基承载力以及稳固性均有所提高[3]。

6 结语

在本次案例探讨以及理论分析中，得出如下结论：

（1）对公路软基进行振动挤密砂桩施工处理的主要目的为提高软土的牢固性，挤密地基以及排出土质内水分，提高土基承载力。

（2）在正式进行砂桩施工前应当进行实验以此引导后续工程，在施工过程中应当按照有关要求执行操作，保障砂桩的完整性以及均匀性。

（3）提高振动挤密砂桩的施工质量是提高软基稳固性的基础，因此，对施工结果进行检测具有重要的意义，对桩身完整性以及均匀性检测可利用动力触探实验。

（4）静力触探试验能够检测排水固结情况加固效果，这一方法较为便捷，且可靠性相对较高，是振动挤密砂桩加固效果检测的主要措施。

（5）工程案例分析显示，振动挤密砂桩加固公路软基的效果显著，能够改善软基强度，提高路面牢固性且能够有效控制施工时间，施工成本相对较低，值得在路桥建设中大力推广。

参考文献

[1]林晋辉.振动挤密砂桩在公路液化地基处理中的应用[J].福建建筑2015，05（01）：83-85.

[2]张富贵，时绍波.挤密砂桩处理砂土与软土互层地基的试验研究[J].公路交通科技（应用技术版），2014，03（15）：174.

[3]梁元林.振动沉管挤密碎石桩复合地基原位监测试验研究[J].交通科技，2015，12（15）：13-16.