谈高速公路沉管碎石桩施工技术

摘要：本文以某高速公路实际工程为例，分析了沉管碎石桩技术在软土地基处理中的应用，重点研究了成桩试验、工后检测以及沉降观测等相关技术要点，从而为高速公路工程建设提供借鉴。

关键词：高速公路；沉管碎石桩；沉降；成桩试验

1工程介绍

某高速公路工程项目全长是18．23km，在2016年7月正式开工。工程项目建设涉及到了水田区与围海造田区，此区域分布着大量淤泥，其中淤泥层的厚度为3～8m，同时软土层的含水量相对偏高，压缩性比较高，固结时间较长，需要进行处理的软土路基长度是13．59km。目前，软土路基的处理方式基本包含了强夯法、沉管碎石桩法、预应力管桩法以及水泥湿喷法等。以施工工艺作为依据，碎石桩主要分为沉管碎石桩与振冲碎石桩，通常沉管碎石桩适用于普通路段与路堤填土相对偏低的桥涵路段。与其他软土路基处理方式对比，沉管法具备的优势是造价低，有利于保护自然生态环境。此高速公路工程项目全线路段一共设置了113860根，施工中一共划分为66个段落，合计总长度是4308m。

2沉管碎石桩技术适用条件与材料选用

沉管碎石桩技术主要适用在松散沙土、杂填土、非饱和黏土以及粉土等路段。此高速公路工程沉管碎石桩主要应用在路基填高5m以内，同时土质相对良好的路基段落。针对沉管碎石桩材料的选用，是以就地取材为主，粒料级配必须满足相关标准要求。如，普通软土地基处理时沉管碎石桩技术的应用，粒料最大直径≤50mm，抗剪强度＜20kPa；软土路基，粒料最大直径≤100mm，而且粒径在50～100mm的粒料应占据总粒料的50％～60％，同时不同级配粒料中含泥量≤5％。

3沉管碎石桩施工与检测

3．1沉管碎石桩施工工艺

针对沉管碎石桩技术而言，可选择由一边推移到另一边，也可由中间向外，由此能够形成高程度液化路基，从而有效增强路基的承载力［1］。如果路段的土质类型是黏性土，其土质状况比较差、抗剪强度偏弱，为了能够降低碎石桩施工阶段造成的土体扰动，应选择间隔跳打形式。与建筑物相接近的施工段，需要选择背离建筑物的方向完成制桩。碎石桩技术的施工顺序见图1。此工程沉管碎石桩选择梅花式的布局方式，桩的纵向间距与横向间距一致，分别设定为1．2、1．5以及1．8m。沉管碎石桩施工工序基本包含一次拔管法、逐级拔管法以及重复压拔管法等。针对软土路段，应选择逐级拔管法与重复压拔管法，由此提升碎石桩合格率。结合工程现场施工情况可知，需要结合施工阶段地质具体变化情况，科学地控制碎石桩的桩长与桩径，通过控制反插深度、振密段长度与留振时间等，进一步增强碎石桩密实度，切实保证状态的均匀性，这也是保证沉管碎石桩质量的有效措施。沉管碎石桩的施工阶段，若是碎石桩成桩时间过短，就会影响桩体密实度，无法保证桩体承载力；若是反插施工不到位，容易出现“萝卜桩”，从而导致填料分布无法满足标准要求［2］。所以施工阶段必须实时观察碎石桩振密挤实成效，杜绝出现“断桩”与“瓶颈桩”等问题。从本质上分析，填料量与单桩施工质量存在着密切关系，如填料量关系着桩体直径，所以需要进行试验确定桩投料量，然后确定碎石用量，同时保证填料级配的科学性，从而提高桩体密实度合格率。

3．2成桩试验

因为软土路基存在着多变性与不确定性，所以在进行沉管碎石桩施工前需要完成成桩试验，通常试验选择的桩根数量是5～10根［3］。而试桩阶段，需要做好安全防护措施，防止发生安全事故：工程技术工作人员需要实时跟踪检查试验过程，认真记录装桩管具体沉入时间与深度，以及单桩的碎石量和相关设备电流具体变化情况等，全面掌握桩体试验中的指标变化，从而为沉管碎石桩施工提供指导。施工完成30天之后，开始实施桩体密实度与桩长等有关指标检测［4］。受到碎石桩挤密作用的影响，桩体的密实度与承载力会逐渐增强，由于此工程项目施工工期比较紧，为了保证施工进度，针对土质相对偏好的路段，选择在施工完成后的7天试桩，检测桩体密实性指标，在路段检测合格后方可进行下一阶段施工。针对土质不良路段，需在成桩试验结束后的30天开始检测，由此能够保证工程如期竣工。成桩试验检测数据具体见表1。在检测完成之后，要认真总结与分析沉管碎石桩施工状况，如桩管的下沉速度、成孔速度、留振时间以及电流值等各项技术参数，从而为沉管碎石桩的规模化施工提供指导与依据。

4沉管碎石桩沉降观测

为了提升高速公路路基施工质量，严格控制工后沉降，需要结合设计文件的基本要求，当沉管碎石桩的施工任务达成之后，应对此路段完成沉降观测。针对沉降观测设备的埋设需要在软土地基处理结束之后进行，而且当观测到稳定初始值之后，才能够开始路堤填筑施工。结合设计文件的基本要求进行地表沉降观测设备的布设，按照软土路基的沉降稳定观测布置图进行沉降板与位移桩的合理布设，选择道路中心与路堤两侧，其中道路中心沉降点需要防止与通信管道相重叠［5］。同时，也可以结合具体地形和施工实际状况适当地调整沉降板与位移桩的位置，但是必须保证沉降板和水平方向的观测点处于同一横断面。后续的施工应逐步扩大观测点长度，从而保证路基填筑之后可以实现准确观测，增强各个沉降点稳定性。各个施工段成立软土地基处理沉降观测小组，根据施工工期每一层进行一次观测，针对临时的中断施工期与间歇期每3天进行一次观测，当路基段填筑施工结束之后的7天进行一次观测，从而实现此路段的沉降、位移观测，具体观测数据见表2。每一层路基在填筑施工之前需要完成沉降观测而且沉降观测数值达到标准规定要求之后，才可以开始转序施工。此外，结合沉降观测数据展开全面地沉降分析，出具分析报告，并单独建档留存，从而为后续施工提供指导与借鉴。路基与路面施工阶段完成软基沉降具体状况的独立监测，其中监测断面的数量至少在总断面数量的30％以上，认真做好监测记录，出具沉降分析报告，提出施工建议。

5结语

2018年10月，该高速公路工程项目正式通车，在通车后的一段时间，再次完成了各个软基路段的沉管碎石桩施工结束后的沉降观测，同时出具了该项目软基沉降观测的总结性报告。报告指出，该项目施工结束后的沉降量满足设计基本要求，项目设计的沉管碎石桩均沉降量是320mm，而实测均沉降量是288mm，这为相关软土路基沉管碎石桩技术得以应用提供指导与依据。

参考文献：

［1］叶洪波．浅析碎石桩复合地基在高速公路液化中的应用研究［J］．西南公路，2015，42（4）：92－94．

［2］张增廉．沉管碎石桩复合地基在公路路基基底中的应用［J］．公路交通科技，2015，32（7）：123－124．

［3］吕鑫．试论碎石桩技术在山区高速公路软土地基的应用［J］．山西交通科技，2017，45（4）：50－52，55．

［4］段青武，王宏伟．碎石桩技术在加固公路工程软基施工中的应用［J］．山东交通科技，2017，39（1）：109－110，129．

［5］刘国华．碎石桩的滨江公路软基处理数值模拟及处治方案［J］．黑龙江交通科技，2018，41（10）：84－85．

作者：刘彩白 单位：山西路桥第六工程有限公司