浅谈公路软土地基砂桩施工和质量控制措施

陈碧云

宁波交通工程建设集团有限公司 浙江 宁波 315000

1 工程概况

福清滨海大通道江阴大道中段至江阴大道南段公路工程（桩号K0+000-K4+738.47）位于福清市江阴镇工业集中区，道路沿线广泛分布有鱼塘、水沟、河道，表层多人工填土、填中砂，其他依次为淤泥夹沙、淤泥质土、粉质黏土等。作为路基地基持力层，由于人工填土、淤泥或淤泥质土的承载力较差，需要采用砂桩处理。挤密砂桩处理的路段为：K0+460-K1+740。主要工程量有挤密砂桩216125m、垫层20080.9m3、土工格栅126104m2。主要施工机械为D260型振动砂桩机、PC360型挖掘机和DZ500型装载机[1]。

2 砂桩施工

2.1 施工工艺流程

准备工作→测量放样→机具定位→打入套管→套管灌砂→振动密实→拔出套管→下一根桩施工。

2.2 操作要点

2.2.1 材料准备

2.2.1.1 根据当地情况选择质优价廉的合格砂原材料。

2.2.1.2 场地准备。施工前对地面构筑物、地下管线进行调查、拆移，确认无障碍物后方可进行场地清理、平整；由于我标段部分软基处理施工位于养殖塘内，待养殖户放水完毕后，施工围堰，需填筑海砂形成工作平台（约1～1.5m），机械设备等方可进入场地内施工，整平场地后将砂桩位置准确放样。

2.2.1.3 施工用电。根据施工需要合同段共设置2台变压器，并准备1台TZH2型150kW柴油发电机备用，路基主线拉通用电线路。

2.2.1.4 机械布置。选用自动行走式振动沉桩机，配套带活瓣桩尖的与砂桩同径的管桩、下料斗，按照现场填砂进度进行布置。

2.2.1.5 测量放样。根据砂桩平面布置图，在路边线用RTK放样出砂桩施打边线，打木桩拉线标识出施工范围。在施工范围内按照设计间距放样出每根桩施打位置，并用木桩定位标识。

测量定位精度要求：控制桩±5mm；水准基点±10mm；半永久性控制点±10mm；砂桩桩位50mm。

2.2.2 砂桩施工

2.2.2.1 桩机就位。桩机按放样点位就位，用全站仪检查并校正桩管水平及垂直度，按照放样位置纵横向移动桩管，使管心与桩位对中。

2.2.2.2 桩管振动下沉。启动桩机振动桩锤，使桩管缓缓下沉，下沉速度控制在2～3m/min，桩管下沉过程中注意观察桩管偏斜情况，若发现桩管偏斜时及时扶正桩管。

2.2.2.3 桩管灌砂。根据沉管的刻度，当桩管沉至设计标高后，按1.1～1.2倍设计砂量灌入，若桩管一次性装不下全部灌砂量，可以在振动挤密过程中补足。

2.2.2.4 拔管、振动挤密。待桩管内灌砂后，首次拔管应将桩管提升0.8～1米，提升时活页自动打开，桩管内砂料顺桩管流入孔内，按规范要求的速度降落桩管，振动挤压20s。挤密时每次提升桩管0.5m/min，挤压时间以桩管难以下沉为宜，如此反复升降压拔桩管，直至所灌砂桩将地基挤密固结[2]。

2.2.2.5 完成该桩灌砂量，桩管提至地面，桩管移到下一桩位。

3 质量控制措施

3.1 技术要求

3.1.1 砂原材料质量要求。采用渗水率较高的洁净砂，细度模数＞2.3，杂质及含泥量不应大于3%，有机质含量不大于1%，含水量＜7%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

3.1.2 砂桩施工主要技术指标（表1）。

表1 砂桩施工主要技术指标

3.1.3 质量检查和检验标准（表2）。

表2 砂桩质量检查和检验标准

3.1.4 砂桩堆载预压质量标准（表3）。

表3 砂桩堆载预压质量标准

3.2 主要措施

3.2.1 施工用砂进场后须经检测后方可使用，确保砂的各项性能指标符合规范要求。砂料控制：砂料进场前按验标要求进行检验，要求为级配良好的中粗砂，其杂质及含泥量不得大于3%。

3.2.2 砂桩的施工顺序：施工采用间隔跳打的顺序施工，按先打第一排的各桩，接着向前推进隔一排打第三排的各桩，然后再退回一排打第二排各桩，以此类推。

3.2.3 桩长及拔压管控制：桩管下沉前，在桩机塔架上画好刻度尺以满足设计和工艺参数的高度控制线，施工时严格按照此操作。

3.2.4 若灌砂量不足，砂的含水率不佳或加水量不足，就会引起成桩桩身密实度不足，引起疏松现象。因此要严格控制投砂量。灌砂时的含水量应加以控制：对饱和土层，可采用饱和状态砂；对非饱和土或杂填土，或能形成直立的桩孔壁的土层，含水量控制在8%以内。

3.2.5 沉桩时桩管竖直度不够，或受邻桩振冲影响，容易引起已成砂桩倾斜。因此沉桩时要经常校正桩管竖直度，相邻桩应间隔跳跃施工，避免相互间震动影响。

3.2.6 桩底空松或桩底端料少或无料会引起短桩，沉管时遭遇局部硬土层或孤石，处理不当也会造成桩长不够。如果遇到土层或孤石，处理方法最好是即时停机，在桩位旁边试打，确定硬土层范围，然后考虑变更在邻位桩；拔管前必须灌满砂料，并留振1min。

3.2.7 断桩是施工中常见病害，造成的原因有反插深度有误、塌孔、卡管活页打不开等。要严格按工艺性试桩提供的技术参数及成桩步骤控制拔管高度、留振时间，否则易出现断桩，不能保证桩身的连续性。

3.2.8 卡管为成桩中常见现象，要整修活页，使活页开启灵活打开。

3.2.9 全过程实行旁站监督，严格控制桩身垂直度、桩位偏差、桩长及砂料灌入量，作好施工记录，并按照验标规定的检验数量和检验方法对其进行检验，确保桩的质量满足设计要求。

3.2.10 为防止堵管，避免桩体不连续，须做到以下几点：

3.2.1 0.1 桩管就位时，管底铺0.05m3左右的砂，防止淤泥挤入桩底活瓣缝隙。

3.2.1 0.2 雨天施工，由于现场砂料含水量大，暂留在桩管内的砂容易在激振力作用下达到密实而不易下料。

3.2.1 0.3 现场装载机铲运砂时，带进的泥团，灌砂前一定要将泥团清理出来。

3.2.1 0.4 成桩结束后，桩管带出的部分淤泥及施工废弃物要及时清除到指定地点，按设计要求进行处理[3]。

4 质量检测

工程施工完成后经有资质的第三方检测（图1），采用重型圆锥动力触探试验试验点共13处。重型圆锥动力触探试验按《建筑地基检测技术规范》（JGJ-340-2015）的有关规定及设计要求进行。在试验标高对砂桩连续进行触探，试验过程中穿心锤自由下落，落距为76cm，将探头竖直打入砂桩中，每打入10cm的锤击数即为N63.5；采用自动落锤方式，探杆偏斜不超过2%，防止锤击偏心、倾斜及晃动，锤击速率宜为每分钟15～30击；当连续三次N63.5＞50时，可停止试验或改用钻探、超重型动力触探。当有硬夹层时，宜穿过硬夹层后继续试验。试验结果均达到密实要求。

图1 重型圆锥动力触探试验

5 结束语

根据当地情况选择质优价廉的合格砂原材料，采用砂桩对整个地基起到挤压密实的作用，与周围被加固土一起组成复合地基，可提高地基承载力、减少沉降、防止振动液化等，同时降低工程造价。在砂桩施工中采取严格质量控制措施，提高工程质量。本工程现已通过验收并通车，使用情况良好。