公路软基工程施工中的砂桩堆载预压法

余涛

软土地基（软基）是公路工程中较为棘手的不利地质条件，具有含水量大、处于流塑或半流塑状态、承载力十分小的特点，如处理不当，将影响公路路基的稳定性，在公路通车后产生较大的沉降，故在公路路基的施工中，软土地基的处理尤为重要。鉴于此，本文以砂桩堆载预压法地基加固原理为切入点，结合工程实例，重点围绕软基的砂桩堆载预压法应用要点展开探讨。实际结果表明，通过砂桩堆载预压法的处理，有助于软基的排水固结，提高其稳定性，满足软基上的公路路基工后沉降不得大于限值的要求。

一、砂桩堆载预压法的地基加固原理

具体来说，即通过振动沉管机的应用，将套管打至指定的深度位置，在挤密作用下使套管周边的土体致密，向其中灌入中粗砂，而后以缓慢的速度多次提升、反插，持续振动密实，构成完整的桩体结构。此外，于桩体顶部设砂碎垫层及纵横向自沟，以构成完善的排水体系，在路基填土的重力作用下，软基中的水流向砂桩，在砂桩向上提升至砂垫层并向外排出地面，使软基达到排水固结的目的，软基经排水固结后，提高了地基的承载力，避免发生公路通车后路基产生大于限值的工后沉降的现象。

二、工程概况

某公路工程，沿线存在软土地基路段，先期采用真空预压的方法处理软基，地表地基承载力达60kPa以上。根据工程施工要求以及实际情况，采用砂桩堆载预压法，通过此施工工法的应用，发挥出其固结软基、施工便捷、经济高效等多重应用优势，进一步提高地基的承载力，使其至少达到85kPa，为公路路面等相关结构的施工创设坚实的基础。

1.砂桩堆载预压的基本思路

砂桩桩径0.5m，按1.8m的间距依次布设，堆载高度为路面顶高程的基础上增加2m，堆载时间至少达6个月，经全面的检查后，若工后沉降被控制在许可范围内，方可卸载。

2.砂桩堆载预压的具体要点

（1）施工顺序

砂桩施工工作量较大，以进度安排为准，从路基两侧开始施工，逐步向中间推进。

（2）施工方法

关键施工思路在于：清理打桩场地的杂物并采取平整处理措施，打桩机等相关施工装置依次就位，经姿态调整以及稳固处理后，开始施工各桩基。

具体而言，桩机就位时，先对中调平，再校正桩管的垂直度，精准测定钻杆的长度，确定深度线后利用红油漆准确标记，作为桩身长度的控制基准。待各项准工作落实到位后，在桩点位处堆载适量的砂，目的在于使沉管有效对中。

此后，启用振动沉桩机，通过该装置的应用，振动下沉至桩底标高位置，随后提升桩管并打开桩尖，暂停振动作业，向桩管内加水，分批次投入砂料。考虑到砂料的密实度要求，拔管前应当先振动1min，随后以缓慢的方式提升桩管，全程速度稳定在1～5m/min，且提升量达到1.0m后均留振30s。反插遵循的是由深到浅的基本原则，通常原则上反插次数至少达到5次，确保桩长和灌入砂量均可满足要求。待施工桩的灌砂量达标后，将桩管提升至地面，根据施工进度，转移桩管至下一桩位处，按此顺序有序施工。

（3）排水垫层施工

开挖至设计桩顶标高位置后，全方位清理桩头处的各类杂物，此后将砂碎以分层的方式依次铺筑在砂桩顶面。为确保在经过预压处理后地下水可以高效外排，应当增设自沟，即沿着线路方向按50m的间距依次设置，通过该设施的应用，将水高效排至自沟两端的集水井内，此后再经由排水沟进一步疏散，将其转移至路基外部，从而避免路基积水问题。

（4）堆载预压原则

堆载预压遵循的是分层的原则，在做好堆载预压工作后，可以加快基底和路基本体的下沉速度，从而有效减低空隙比和含水量，改善土体的状态，使其具有足够的密实度，以免在后续出现工后大幅度沉降的情况。

加载采取的是分级的方法，详细观察各级荷载的地基情况，只有在具有稳定性后方可进入下一级加载环节。预压土填筑施工期间，精准控制各层的厚度，以中型碾压机较为合适，经压实处理后，应当保证压实度至少达到80%。

（5）卸载

经加载作业后，若同时满足如下要求，则可以卸载：砂桩段预压期至少达到6个月；以监测数据为依据，经推算后确定工后沉降量，所得结果控制在容许值以内；月沉降量≤5mm并且可以同时两个月符合该条件。

3.砂桩堆载预压施工质量的检验

施工过程中，加强对砂桩施工质量的检验，准确判断软基的处理情况，与设计要求展开对比分析，明确其是否满足要求。在此基础上，进一步确定卸载时间。在质量检验与控制工作中，桩距、桩径、桩长等均为关键的考虑指标，应当根据所掌握的数据准确判断桩体质量，具体体现在桩体砂密实度、单桩复合地基承载力等方面，若不满足要求则需及时采取处理措施，经处理后再次检验，直至完全达标为止。

（1）砂桩结构应保持密实的状态，在质量检验中通常可采用动探Ⅱ型的方法，每贯入30cm的锤击数不可低于标准值，否则视为不合格。

（2）组织单桩复合地基承载力静载试验，以实际建设条件以及质量要求为准，合理调整试验的频率。砂桩具有较明显的挤密作用，考虑到此方面的特性，承载力按70kPa控制。待砂桩打设工作落实到位并且满足静置28d的时间要求后，共分8级有序加载，每级荷载增量取17.5kPa，根据测定的数据绘制荷载-沉降曲线，对曲线的形态做全面的观察，若其具有光滑的特点，则满足要求。

（3）卸载后，组织土工试验，重点考虑天然含水量、饱和度、塑限等指标，将加固前后的数据展开对比分析，从而对加固情况做出较准确的判断。

三、砂桩堆载预压法应用过程中的质量控制措施

经堆载预压处理后，固结度可以提升至90%以上，此时较好地改善了软基的性能，使其具有较高的承载力。为充分发挥出砂桩堆载预压法的应用优势，在施工中应当加强质量控制，从源头上规避质量问题，主要考虑如下几点：

（1）砂料为重要的施工材料，在进场时按规范检验，保证其颗粒细度模数＞3，含泥量≯3%，渗透系数≮0.05cm/s，若各项指标均满足要求，则可以投入使用。

（2）桩孔内填料量应当根据计算结果加以控制，即采取的是桩孔体积乘以充盈系数的方法。取值方面，充盈系数暂定为1.3，其并无特定值，具体根据试桩参数而定。施工期间，若地面存在沉降或隆起的情况，则灵活调整填料量，以适应实际施工需求。

（3）打桩机机架应当维持稳定，套管上下移动的导轨需始终保持垂直的状态，施工时由专员利用经纬仪加以检验，以确定其垂直度，若存在偏差则及时调整，经过动态化的控制后，维持桩身姿态的合理性。

（4）砂桩施工期间，对于地面以下1～2m的土层，该部分应当采取超量投砂的方法，辅以压挤措施，从而切实提高表层砂的密实度。较之于设计用量而言，若实际砂桩灌砂量未达到该值，则在原位将桩打入，适当补充灌砂后再次采取施打措施，此外也可采取在旁边补桩的处理方法。

（5）施工时精准控制拔管高度和拔管速度，要求成型的桩身结构具有连续性，以免因操作不当而诱发断桩问题。若因特殊原因而断桩，则有必要在旁边补桩。

（6）砂桩施工结束后，开挖出桩头，做好对桩顶区域的清理工作，避免该处残留淤泥或是其它杂物。对于成型的砂桩，应当具有足够的透水性与稳定性，以便后续可以高效堆载预压排水。

四、结语

综上所述，本文以公路软基工程实例为依托，重点对其砂桩堆载预压法展开探讨，体现在施工流程、具体施工方法、质量控制等方面。从实际施工质量检验结果来看，砂桩的质量达标，且施工全程未出现任何安全事故，能够有效解决软基承载力不足、含水量较高等问题。可见，砂桩堆载预压法在软基施工中具有可行性，该方法具有较高的参考价值。