碎石桩结合反压护道法在公路软基处理中的应用

邵宗鹤

（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）

1 工程概况

尼日利亚某公路项目始于EKET市内，止于某国际石油公司门口，该路路面全宽22.28m，横断面为双向6车道。由于地处入海口，全线多为丘陵和沼泽地带，软土地基分布广泛，地质表层多淤泥质黏土，深度达到6～15m不等，以下为中密砂层。该路作为美孚石油公司通往外界的唯一一条道路，其工程进度和质量备受外界瞩目。由于该工程中存在大部分软基工程，且存在正常换填填筑初期部分路基出现了失稳滑动开裂现象，针对该段的钻探揭露表明，该段土层自上而下依次为填筑土、第四系全新近海积潟湖相沉积淤泥质亚黏土、粉砂、海积的细砂、海积潟湖相沉积淤泥及海陆交互沉积的亚黏土，路基两侧土质为滨海相沉积土，承载力低，沉降变形大，路堤不稳定，土质力学指标如表1所示。为了加固该类型路段地基，提高地基的稳定性和承载力，施工单位采取碎石桩结合反压护道的方式具体展开。

2 公路工程软基加固施工中的碎石桩技术

2.1 施工设备

施工过程使用率最高的当属振动沉管打桩机。该设备由起重机、振动机、套管以及料斗等组成，其中料斗和套管连接在一起构成一个整体，并与振动机紧密连接。起重机分为行走系统、塔架、卷扬机。起重机的电机功率通常为45kW，设备荷载为25N。振动机内设一对横轴，以及加固在横轴上的偏心摆重，电机功率是60kW。

表1 原状土层物理力学特性指标

2.2 施工工艺流程及参数

施工工艺流程如下：

1）布桩型式：本次设计处理路基宽度为28m，考虑处理范围两侧各延拓1m，总处理宽度达到了30m，属于较大宽度的处理断面。为确保处理均匀，因而采用梅花型布桩型式，通过与设计单位反复核对验算，设计桩径为0.5m，桩间距为1m，三角形布置，桩深深入中砂层1m。通过验算，承载力与沉降均能满足道路使用要求。

2）施工准备：全面勘测定位，确保机械设备正常运行。

3）检测并设计套管所处位置。

4）启动振动机，将套管深入土中，控制振冲机的速度为2.0～4.0m/min，振冲机缓缓下落，直至深度符合设计标准。

5）套管深入土中之后，其临近的土体会被挤密，此时将料斗套入桩管，并投入一定量的碎石到桩管内，当碎石到达套管高度的0.8倍高时停止投入，待碎石桩停留约2min，将振动管拉回至指定高度，压缩空气可将桩管内部的碎石挤压排出。

6）当套管振动反插至规定深度时，要求碎石桩继续停留约2min，在此期间振动操作持续进行，目的在于压实排除的碎石，且碎石会重新挤压临近的土。

7）将振动提管拉至沉管整体高度的1/2部位时，可继续展开二次填料操作，要求填料没过桩管，后期桩管的拔出速度需要保持在约1.3m/min。

8）上述的压管、拔管继续重新操作约6次，直至打到地面变为碎石桩。

9）操作结束后将沉管抽出，同时将施工设备挪离该施工点，到达另一需要碎石桩操作的施工点，继续重复以上操作。

10）成桩顺序：考虑其挤密程度存在天然上限，为了便于路基中心段施工，拟采用由路基两侧向路基中心进行的施工方法，确保中心碎石桩能顺利下桩，且不会由于砂土密实而导致造孔失败。同时，由于本场地软土抗剪强度极低，为避免振冲过程扰动桩间土使其强度进一步降低，采用跳桩工法进行施工，确保振冲器的影响范围不会干扰到隔桩的桩间土[1]。

2.3 施工质量控制关键点

施工质量控制关键点包括以下几方面：

1）桩位控制。该工序需要专业人员进行设计操作。保障整个放线过程严格遵循施工标准，同时做好桩位的复核记录。

2）机具就位。要求振冲器和桩的中心高度一致，确保振冲器稳固安装，同时桩位偏差小于100mm。

3)碎石桩安装前的质量检测。原材料的检测指标主要包括：碎石粒径≤5cm，泥土含量≤5%。

4）碎石桩施工的质量检测。要求派遣专业管理人员对施工过程进行监控，并对应做详细记录，确保碎石桩安装的高质量。

5）事后质量监控。首先，对施工过程使用的机械装备进行全方位打扫，确保再次使用时的入孔质量；其次，做好数据整理工作，对施工过程中出现的事故原因进行分析记录，保障工程的高质量[2]。

3 反压护道法

施工单对曾出现失稳滑动开裂现象的路段位进行计算及方案对比，最终采用碎石桩施工完毕后加反压护道加固处理的方案。需要注意的是，在使用反压护道法处理公路软基时，要准确把握路堤的稳定性及其沉降幅度对反压护道法设计的影响。具体可通过碎石桩路堤的稳定系数来计算出反压护道的设置宽度，可利用碎石桩路堤的沉降幅度计算出反压护道的填筑速率。

1）工序：首先，进行抽水；其次，在计算出反压护道宽度后，在规定范围之内展开分层填砂，并对其进行碾压，确保碾压高度和设计标高之间的偏差控制在约0.5m；最后，铺筑松砂。

2）该方案设计路基外反压护道宽度为13m，填筑高度为1m，填料为河沙，护道长度与软基处理长度相同（见图1），该方案经计算滑动稳定系数为1.27，计算工后最终沉降为0.47m。

图1 反压护道段成型

3）为了预防在填土过程中出现路堤失稳现象，需要提前对断面展开全面检测，控制好填土的速率，具体的控制指标包括：（1）竖向沉降速率＜10mm/月；（2）水平位移＜5mm/月；（3）静孔隙水压力与填土荷载比＜0.6。

4 加固效果

在处理路段设置监测点，对地表沉降进行了跟踪观测（见表2）。观测表明，处理路段两侧未出现侧滑和路基沉积量过大现象，各点平均沉降约为0.18m，总工后沉降约为0.47m，0.47-0.18=0.29m＜0.3m，符合设计标准。

表2 各监测点沉降观测记录

5 结语

综上所述，本文中引用的方法均为软基处理施工技术中比较成熟的方法，通过碎石桩结合反压护道的辅助施工对于滨海沉积地基的改良与加固效果显著，值得同类型地基处理工程借鉴和参考。