吕荔炫

(福州市规划设计研究院 福建福州 350003)

福州沿海地区海砂砂桩法加固软基的应用分析

吕荔炫

(福州市规划设计研究院 福建福州 350003)

目前福建沿海地区河砂日益短缺，海砂存量丰富。针对目前海砂具有含泥量大、粒径小等特点，结合福州地区典型海相软基处理(海砂砂桩方案)的具体工程，推荐出砂桩中海砂的基本要求，并通过现场静力触探与沉降观测表明施工效果良好。说明所推荐的砂桩海砂的技术特点要求合理，适用于沿海海砂存量丰富地区的砂桩软基处理工程。

软基；海砂砂桩；静力触探；沉降监测

0 引言

福建沿海地区海相、河相软土分布十分广泛。软土地基存在天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩模量高、强度低，可呈灵敏性结构等特点[1-2]。近年来，随着大量土建工程的动工，不可避免地存在大量软基处理问题。现有多种软基处理方法，砂桩作为一种常见的软基处理方法，其作用机理为充分利用砂的排水通道作用加快地基固结，且砂桩的挤密置换作用能提高地基承载力并减少地基沉降。由于砂桩施工简便、单价低等特点，在公路市政道路软基处理中应用非常广泛。

通常情况下，砂桩采用中粗砂以有利于排水效果，但随着福建沿海地区河沙的大量开采与应用，中粗砂料日益短缺，严重影响砂桩的推广应用。与此同时，沿海地区拥有大量的海砂，但海砂具有含泥量大、粒径小等特点[3-4]，若直接应用于砂桩，将阻碍砂桩的排水路径，不利于软基的固结。因此，规定海砂的基本要求事关砂桩成败关键，但目前相应规范中缺乏对于海砂应用于砂桩的要求，因而，设计部门深感困惑。

鉴此，本文综合本地已有经验，推荐出砂桩中海砂的基本要求，并应用福州地区典型海相软基处理(海砂砂桩方案)的具体工程，为海砂砂桩技术的推广提供依据。

1 工程概况

1.1软基地质概况

福建省普通国省干线“纵一线”(福清滨海大通道)元洪区纵四路至东阁农场段道路工程通过的不良地质主要是海湾滩涂地段的软土，多为海积和陆地河水冲积形成，沿途有较多的池塘和海鲜塘。经地质钻探显示，均为淤泥质软弱地基，具体特点如下：

(1)土层厚度大，淤泥深度在7m～22m之间。

(2)渗透性较强，赋水性强，具呈压性，不利于土基的固结。

(3)压缩系数大，可压缩性高，使建成的路基沉降量大。淤泥或淤泥质土压缩模量标准值为1.7MPa～4.4MPa。

(4)抗剪强度低，粘聚力小。淤泥或淤泥质土的直剪粘聚力为8kPa～12kPa，地基容易被剪切破坏，必须严格控制填土高度和加荷速率。

1.2海砂砂桩处理软基方案

通过广泛调查福清市已建和在建公路的软基处理设计情况及处理效果，根据该项目沿线软土地基的分布特征及软土性质，从施工难易程度、对周围环境的影响、工期和工程造价等方面进行论证比较，拟定砂桩作为地基处理方案。

砂桩等边三角形布设，直径为50cm，桩打穿软土层进入下卧层不得小于0.5m，桩间距为1.5m。采用振动沉桩机、振动沉管工艺施工。在砂桩施工结束并检验合格后，桩顶设置砂垫层50cm以上，并经监测结果确认满足工后沉降要求后方可卸载进行路面结构的施工。

砂料：由于周边河砂短缺，海砂存量丰富，经充分比选，选用海砂作为主骨料替代河砂，同时要求含泥量不应大于3%，细度模数不小于2.3，有机质含量不大于1%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

具体方案如图1所示。

图1 海砂砂桩处理软基方案

1.3海砂砂桩方案实施

“纵一线”(福清滨海大通道) 元洪区纵四路至东阁农场段道路工程，2014年7月开工，2015年1月开始挤密砂桩施工，2015年8月部分路段路基堆载预压完成。

路基加载速率关系到路堤施工中的稳定性，同时要考虑工期的因素。以下填筑速率可作参考：在达到极限填土高度以前，可采用较快的加载速率，按15～30cm /d的填筑速率；填土高度大于极限填土高度以后，按1m/月的填筑速率(即每填一层0.25m间隔时间不得少于7d)，每填筑1m，停载1个月，如此反复直至设计标高。施工过程中应以路堤沉降及观测数据为主，满足监测标准，对填土速率严格控制，防止路堤失稳。海砂砂桩现场施工照片如图2所示。

图2 海砂砂桩现场施工图

2 工程效果评价

2.1静力触探检测

海砂砂桩的有效检测是控制砂桩成桩质量的关键，目前的检测方法通常有动力触探法和静力触探法。重型动力触探试验过程中由于桩身砂石料造成抱杆现象，探杆受侧摩阻力影响严重，特别在深部探杆无法转动，击数异常已经不能反映实际桩身情况，甚至发生埋杆现象。而静力触探所采集的数据为探头位置阻力值，反映的是直接桩身质量情况[5]。基此，本文建议针对砂桩成桩质量检测应采用静力触探法。

目前静力触探法主要有单桥和双桥静力触探两种试验方法，单桥静力触探只能得到一个参数,即比贯入阻力ps。双桥静力触探可得到两个测试参数，即锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs，还可以得到一个计算参数，即摩阻比FR(FR=fs/qc×100%)[6]。

根据以上所述，福建省普通国省干线纵一线(福清滨海大通道)合同段砂桩检测均采用双桥静力触探测试。主要目的是通过静力触探试验分别采集各施工砂桩不同深度的锥尖阻力(qc)、侧壁阻力(fs)数值，并按规范进行数据统计、计算、绘图，利用绘制的qc、fs曲线图结合地区经验值及钻探资料等，可对砂土层和淤泥层进行较准确的地质分层，据此判断施工砂桩的桩身连续性。图3～图4分别为典型海砂砂桩与桩间土的静力触探曲线。

图3 砂桩静探曲线

图4 桩间土静探曲线

依据双桥探头所获得的力学上连续变化的曲线和相邻的钻探资料，结合地区性使用经验，对地质分层已是成熟的勘察方法。由图3～图4可见，砂土的qc和fs曲线是驼峰形，而软土的qc和fs曲线是直线形。除了砂桩上部3m～4m之间存在一软弱层，导致砂桩密实度不均匀外，其余段砂桩的桩身完整性较好。

2.2沉降观测

路基施工期的动态控制标准参照中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》[7]《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》[8]执行。根据公路的现状工况条件、工程拟采用的技术方案，现场监测主要拟达到以下目的：

①监控整个施工过程中路基的稳定性，控制填土速率；②推测工后沉降，确定开始铺筑路面的时间；③了解复合地基的力学与变形性状。

本次监测重点为施工过程中两个路段多个桩号的沉降随时间变化，如图5所示。

(a)K177+550-K178+350

(a)K176+050-K176+650图5 各路段桩号沉降曲线

由图5可见：(1)K177+550-K178+350段，近10个月(从2015年8月1日至2016年5月31日)最大累计沉降量为206mm，平均累计沉降量为192.8mm。在2016年5月底，各桩号的沉降值均已减少至8mm以内。

(2)K176+050-K176+650段，近6个月(从2015年11月1日至2016年5月31日)最大累计沉降量为494mm，平均累计沉降量为425.4mm。在2016年5月底，各桩号的沉降值均已减少至9mm以内。图中存在部分沉降量变化较大的时间段，主要是由于路基软弱层较大，导致沉降较大。

以上表明软基在加载预压之后整体沉降量及沉降速率均趋于减小，大部分断面沉降均趋于收敛，由此证明了海砂作为砂桩的填料是可行的，也间接说明了本文提出的海砂作为砂桩的指标是合理的。

3 结语

福建省普通国省干线“纵一线”(福清滨海大通道) 元洪区纵四路至东阁农场段道路工程，2014年7月开工，2015年1月开始挤密砂桩施工，2015年8月部分路段路基堆载预压完成，路基堆载预压至8～10个月后，路基沉降基本稳定，符合设计要求及满足工期要求。

目前福建沿海地区河砂日益短缺，海砂存量丰富，针对目前海砂具有含泥量大、粒径小等特点，本文推荐出砂桩中海砂的基本要求，并应用福州地区典型海相软基处理(海砂砂桩方案)的具体工程，取得了良好的施工效果，表明所推荐的砂桩海砂的技术特点要求合理，适用于沿海海砂存量丰富地区的砂桩软基处理工程中，为海砂砂桩软基处理技术的推广提供依据。

[1] 朱明,范建华.浅谈软土地基处理方法及施工工艺[J].西部探矿工程,2009(1)：26-28.

[2] 李进军,黄茂松,王育德.交通荷载作用下软土地基累积塑性变形分析[J].中国公路学报 ,2006,19(1):1-5.

[3] 刘伟，谢友均，董必钦，等.海砂特性及海砂混凝土力学性能的研究[J].硅酸盐通报,2014,33(1):15-22.

[4] 彭玉琳，马超，陈云英，等.福建海砂开采现状及建议[J].海洋环境科学，2014,33(6):954-957.

[5] DG/TJ08-2189-2015 静力触探技术规程[S].上海:同济大学出版社,2015.

[6] TBJ37-1993 静力触探技术规则[S].北京：中国铁道出版社，1993.

[7] JTG D30-2015 公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2015.

[8] JTG/T D31-02-2013 公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2013.

ApplicationAnalysisofConsolidatingSoftFoundationbyQueezedSandPileMethodinFuzhouCoastalArea

LVLixuan

(Fuzhou Planning Design & Research Institute,Fuzhou 350003)

At present,the riversand in Fujian is becoming more and more scarce,and rich reserves of sea sand.Sea sand has the characteristics of large amount of mud and small size. This paper combines the specific marine soft foundation treatment (E.g:sand pile scheme) Engineering in Fuzhou,recommended sand pile in the basic requirements of sand.Through the site of static sounding and settlement monitoring shows that the construction effect is good. It is recommended that the technical characteristics of the sand pile sea sand are reasonable.Also apply to the soft foundation treatment of sand piles in coastal area where is rich reserves of sea sand.

Soft foundation; Sea sand pile; Static sounding; Settlement monitoring

U41

A

1004-6135(2017)11-0062-04

吕荔炫(1981.6- )，男，高级工程师。

E-mail:12847837@qq.com

2017-07-24