沿海地区砂桩堆载预压路基处理技术研究

张燕礼

(中铁十六局集团第五工程有限公司，河北 唐山 063000)

0 前 言

相比常规的施工场所，沿海地区工程具有施工难度大、地质环境复杂、土体水分含量高等特点，这些问题在不同程度上对路基工程施工造成了负面干预[1]。为了满足在此种条件下的工程有序施工，本文提出一种针对软基处理的堆载预压技术，通过挤密砂桩，对含水量较低的松散地区进行回填，并形成一个有效的排水通道，提高路基土体的固结度，以使路基在处理后满足承载力需求[2]。此次研究以滨海东大道工程为例，对路基处理技术展开进一步的设计与研究。

1 沿海地区砂桩堆载预压路基处理技术设计

1.1 沿海地区软基处理

1.1.1 砂桩施工

该项目施工范围内的工程主要包括特殊地基处理水泥搅拌桩(114万m)、高压旋喷桩(1.1万m)、砂桩(22.9万m)(三个数据请核准？？)三种形式。根据设计资料可知本工程施工重难点为软基处理，包括砂桩处理、水泥搅拌桩处理及高压旋喷桩处理[3]。

在进行沿海地区砂桩堆载预压路基处理时，软基处理分布在全标段，其中高压旋喷桩集中在前岭立交段匝道桥引道大于3 m的悬臂挡土墙基础段，桩径0.5 m，间距分别为1 m、1.2 m、1.4 m、1.6 m；水泥搅拌桩集中在前岭互通立交至莲河大桥段及桥台后侧20 m范围，桩径0.5 m，普通段落间距1.1 m，桥台后20 m范围为加密段，间距1 m；砂桩集中在莲河大桥至标尾段落，即K7+860—K8+620段，桩径0.5 m，间距1.8 m[4]，正方形布置，采用砂桩+堆载预压处理。砂桩软基处理段应按如图1所示流程完成。

在按照图1所示的流程进行砂桩施工，施工时应严格按照施工工序，防止后续施工过程对已施工地基处理桩的影响。本项目周边项目建设时应考虑本项目的地基处理情况，防止对本项目产生不利影响。

图1 砂桩软基处理段砂桩施工流程示意图

1.1.2 水泥搅拌桩施工

针对除特殊地基以外的正常段路基，还需采用双向水泥土搅拌桩结构实现对其软基的处理。将桩结构横截面直径设置为0.5m，两个相邻桩结构的间隔为1.1 m，以正方形结构布置[5]。针对该工程项目中的具体标段，针对K6+200—K7+660段，由于这一标段属于一般路基段，可采用传统水泥搅拌桩处理的方式完成布置；针对K7+660—K7+687、K7+837—K7+860、K8+620—K8+645段，均属于桥头段，同样采用水泥搅拌桩处理[6]。除此之外，A匝道路基段位于吹填区，采用双向水泥土搅拌桩，桩径0.5 m，正方形布置，桩间距1.0 m；B匝道路基段采用双向水泥土搅拌桩，桩径0.5 m，正方形布置，桩间距1.1 m；NF辅道路基段和路基挡墙段采用双向水泥土搅拌桩，桩径0.5 m，正方形布置，桩间距1.1 m。搅拌桩软基处理段应按如下步骤进行施工：场地平台整平→打桩施工→开挖至桩顶，回填桩顶垫层和路基土至路床顶→沉降监测稳定后，反开挖施工管线等结构物。

1.1.3 高压旋喷桩施工

在本文上述提到的工程项目中，前岭互通立交处匝道桥引道悬臂式挡土墙下采用旋喷桩处理，旋喷桩采用旋喷钻机施工。高压旋喷桩施工平面布置示意图如图2所示。

图2 高压旋喷桩施工平面布置示意图

按照图2中高压旋喷桩施工平面布置所示的内容，旋喷桩处理桩径0.5 m，间距1.6 m，梅花型布置，旋喷桩固化材料采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比(1.0～1.5)∶1.0。具体位置如下所述：B匝道与机场快速路交叉段受净空限制采用高压旋喷桩施工，桩径 0.5 m，正方形布置，桩间距1.4 m；B匝道路基挡墙，采用高压旋喷桩施工，在墙高超过3 m的区域范围内同样按照桩径0.5 m、桩间距1.0 m的方式完成布置；C匝道和D匝道路基挡墙，墙高大于3 m的区域范围内同样采用高压旋喷桩施工，此时将桩间距设置为1.1 m[7]。NF辅道与机场快速路交叉段受净空限制采用高压旋喷桩施工，桩径0.5 m，桩间距1.6 m；SF辅道与机场快速路交叉段受净空限制采用高压旋喷桩施工，桩径0.5 m，正方形布置，桩间距1.4 m。

1.2 砂桩堆载预压土工格栅铺设施工

完成上述沿海地区软基处理后，需要将既有旧路面破碎并挖除后，清理表面的浮土及旋喷桩施工范围内的表层杂填土，进行场地碾压、平整，并在此基础上实现对砂桩堆载预压路面的土工格栅铺设施工。对超过设计桩顶部标高的结构采用放线切桩处理，并按照设计图纸中要求的内容，铺设厚度为0.5 m的碎石垫层，同时在该结构当中夹有2层土工格栅。为了避免在完成施工后出现桥头跳车现象，或出现沉降问题，影响整体施工质量。还需要对台后路基填土施工采用铺设土工格栅的方式进行加固[8]。在铺设土工格栅时，应当按照从下往上的顺序铺设，最底层土工格栅需要铺设在原地面位置上，最顶层土工格栅需要铺设在路面结构下层15～20 cm范围内的位置上，长度不小于20 m。针对土工格栅材料的选择，根据本文实际工程项目，选用双向异型高强聚酯纤维材料的土工格栅，选择极限抗拉强度为40 kN/m和100 kN/m两种。在选择土工格栅的生产厂商时，必须保证产品具备相应的合格证明。同时，在使用土工格栅时，为了保证其实际应用效果，还需要按照一定比例，完成对土工格栅的送样试验，验证材料在垂直方向上的抗拉强度以及延伸率。

在完成对土工格栅材料的选择后，需要将其铺设在完成旧路面挖除的地面以及每个填土表层上。同时，每一层之间的铺设间距应当设置在30～40 cm。在铺设的过程中采用“U”形结构，将土工格栅拉紧、展平，并将其完全固定在下伏土层上。在完成上述操作后，需要对实际效果进行检验，确保土工格栅铺设层与层面充分紧密贴合，没有褶皱扭曲或鼓包问题的产生。同时，将土工格栅按照垂直方向长度为15～20 cm的要求完成搭接，并确保其水平方向上的搭接长度不小于15 cm。

1.3 路基基槽碾压填筑施工及台背填土施工

完成上述相关工作后，进行路基基槽碾压填筑施工，其中基槽施工示意图如图3所示。

图3 基槽施工示意图

在进行基槽施工与路基填筑时应注意，此项施工行为需要在挖除换填部分做好路肩后再进行作业，对应施工行为应按照“三→四→八”的步骤实施。其中，“三”表示“三阶段”，对应的三个阶段分别为工程施工准备阶段、工程施工阶段、工程签证阶段；“四”表示“四区段”，对应的工程四个施工区段分别为填筑区、摊铺区、碾压区、检验区；“八”表示“八流程”，即工程施工需要按照分层施工的顺序实施，依次为采用工程自卸车辆进行运输填料的装卸→进行路段清障处理并对路基中的挡土墙进行施工→对路基层进行分层填筑→对路基进行洒水处理→摊铺路基施工材料后对路面进行整平处理→使用大型压路设备进行施工现场的碾压与夯实→检验签证→整修路基后的成型处理。

在完成对路基基槽碾压填筑施工后，针对台背结构，采用透水性较强的材料——沙砾对其进行回填压实处理，这一操作与路基填筑同步进行。在具体施工过程中，需要确保各个结构物在无损的状态下进行。同时，针对填土压实过程中，压路机无法接触的位置，需要利用小型机动夯具或在监理工程师同意的情况下，采用其他方式完成压实。

2 应用效果分析

上文完成了对沿海地区砂桩堆载预压路基处理技术的理论设计与研究，考虑到此项技术的可靠性将直接关系到工程竣工后质量验收结果与施工成果有效使用年限，有必要在完成设计后，对设计的处理技术在实际应用中的可行性进行检验。

为了确保实验的真实性，选择滨海东大道三标段路基工程施工项目作为实验区，在实验前，需要调派勘查人员到施工现场，进行工程施工环境、地质条件等相关信息的获取。综合技术人员反馈的数据可知，此次实验选择的施工区段全长约8.7 km，路面可用宽度约为60.0 m。本项目采用一次规划设计、分期实施的施工方式进行，将近期施工目标设定为“区段一级公路与多条主干道施工”，将远期施工目标设定为“辅助路段与快速道路施工”。近期实施地面层道路、翔安东路下穿及前岭互通等部分节点工程，预留路中实施高架桥条件，远期提升完善为城市快速路。本次工程标段为翔安东路—莲河段工程三标段，施工范围为K5+500—K8+710.993，长度为3.21 km，其中桥涵工程主要包括互通立交桥1处(包含匝道桥梁8座，正线桥梁1座)、正线大桥1座、中桥1座、慢行桥1座和人行梯步桥2座，人行通道2座；路基工程主要包括特殊地基处理水泥搅拌桩(114万m)、高压旋喷桩(1.1万m)、砂桩(22.9万m)(三个数据请核准？？)三种形式，砂碎垫层11.9万m3；路基施工段中的土石方施工(不含地基处理部分土石方)包括挖方43.8万m3，填方约33.0万m3。管道及海绵工程主要包括雨水工程、海绵城市、污水重力管道、污水压力管道、拉管、基槽工程，其中基槽工程中土方开挖22.6万m3。钢板桩防护及支撑20.6万t。

完成对施工路段基础信息的获取后，按照本文设计的施工流程，对标段施工区域进行场地打桩、确定打桩顺序与桩位的标准化测定、调整桩机就位，确保装置在施工区域中呈现垂直状态。完成对施工现场的调试与集中布置后，按照标准的路基处理流程进行施工作业。完成对标段路基的施工处理后，设计标准的贯入试验。此试验是施工现场中一种较为常用的土体性质试验方法，试验主要通过动力探触原理，在施工现场进行地基承载力的测试。目前，此试验已被我国列入了《国家标准建筑工程地基施工设计规范》文件中。试验前在标段中随机选择若干个具有代表性的试验点，使用重量约为65.0 kg的重锤，对砂桩进行自由落体锤击，控制锤击的落距为76.0 cm即可，预设一个砂桩钻入土层的长度，当桩体达到钻进深度时，根据锤击的次数，判别沿海地区路基经过处理后的密实度。判别标准见表1。

表1 密实度判别标准

在掌握沿海地区路基土层密实度处理标准后，对选择的试验点进行标准贯入试验，记录不同测试点的锤击次数，并将得出的锤击次数作为评价本文设计路基处理技术有效性的评价指标，以此种方式完成此次实验。统计实验结果，将技术人员与现场监理人员整理的实验数据绘制成表格，见表2。

表2 实验结果

对接表1与表2后可以得出，在K5+500—K8+710.993标段中随机选择的7个试验点，经过标准贯入实验测试后，统计的有效锤击次数为30.0±2.0次，证明经过本文提出技术的处理后，路基土体的密实度呈密实状态与中密状态(该数值对应的是稍密或松散状态？？请核实)。说明了本文设计的沿海地区砂桩堆载预压路基处理技术，在实际应用中，可以提高路基结构的密实度，从而达到提升路基承载力的效果。

3 结束语

本文从四个方面，完成了对沿海地区砂桩堆载预压路基处理技术的研究，并在完成设计后，通过标准的贯入实验，证明了此方法在实际应用中可以提高路基结构的密实度，从而达到提升路基承载力的效果。在后续的研究中，为了满足工程的信息化发展，可选择合适的BIM软件进行建模及施工管理应用，对符合施工工序的模型进行拆分，并结合工程需求进行必要的施工数据录入，施工BIM技术应用宜涵盖施工过程中各个阶段、各项施工组织管理工作，必要时可采用专业监测仪及在线实时监控云平台对施工过程进行评价与分析，确保工程质量达标。