浅谈振冲碎石桩法处理软土地基在实际工程中的应用

浅谈振冲碎石桩法处理软土地基在实际工程中的应用

郭金弟

郭金弟（广东省清远市公路勘察规划设计院，清远511518）

摘要：本文结合工程实例，介绍了振冲碎石桩法处理软土地基的施工工艺及注意事项，并对新旧方案的造价进行了对比，说明了振冲碎石桩法加固效果好、速度快、投资少等优点。

关键词：碎石桩；软土地基；加固

中图分类号：U416文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）09-0151-02

1工程概况

国道323线连山吉田至鹰扬关段改造工程第五合同段K632+550-K632+685、K633+160-K633+200.5及K633+260-K633+405.5路段（为填方路段）位于国道323线旁的上草河北岸，为水库淤积地带，地表河水常年不干，对路基长期产生浸泡，且工程地质报告显示有软基存在，要对这几段软土地基进行加固处理。

2地质情况

2.1岩土分层。根据钻探揭露，场地内第四系（Q）土层，按其成因自上而下分为：①人工填筑土层（Qml）；②冲积层（Qal）；③冲积+洪积层（Qal+p1）、④残积层（Qd）；⑤震旦系（Z）沉积岩共五种成因多套地层。

①人工填筑土层（Qml），浅褐黄色，褐黄色，欠压实状态，由人工新近堆填的亚粘土（砂岩风化残积土）组成，结构松散，刚堆填，欠固结，松散状。本层广泛分布，25个钻孔均有揭露，顶板标高278．26～275．18m，顶板埋深0．00～1．50m，平均0．06m，层厚0．70～3．10m，平均1．62m。②冲积层（Qal）。本层是属于河流冲积成因地层，根据组成成分、状态特征、塑性指数及产出的先后顺序等可分为5个亚层。③冲积+洪积层（Qal+pi），本层为河流冲积+洪积层，浅青灰、浅黄灰、浅黄白色，饱和，中密状态～密实状态，组成物主要为石英质碎石（块径2～9cm，个别10cm以上，磨圆度较差，呈次棱角状），颗粒间多数充填有粗砂粒、中砂、细砂粒和粉、粘粒等，稍具粘结状。主要发育于K632+710．365-784．123段，C2～C4共3个钻孔见计，项板标高271．85～269．42m，顶板埋深5．80～8．20m，平均6．63m，层厚1．10～3．90m，平均2．90m，[σ0]=290kPa。④残积层（Qd），本层土性主要由泥质粉砂岩和粉砂岩风化残积而成，颜色较杂、浅黄灰、浅黄褐、浅青灰色，软塑偏硬塑状态，组成物为粘粒、粉粒，局部含少量风化残余砂粒和岩屑，较广泛分布，有12个钻孔揭露，顶板标高275．46～267．94m；顶板埋深2．50～8．70m，平均5．18m；层厚1．50～7．20m，平均3．42m，[σ0]=170kPa。⑤-1强风化粉砂岩。浅灰、浅青灰色，原岩结构清晰可辩，岩芯呈半岩半土状，岩块呈碎石状，块径为3~5cm，岩质软，锤击声较沉，块径2~4cm。本层较零星分布，有9个钻孔有揭露，顶板标高273．96～266．46m；顶板埋深4．30～10．00m，平均6．87m；层厚0．50～2．50m，平均1．04m，[σ0]=500kPa。⑤-2弱风化粉砂岩，浅黄灰色，岩石裂隙发育，细粒砂状结构，碎石状构造，裂隙闭合，岩芯呈碎块状，块径2~6cm。本层较零星分布，有13个钻孔有揭露，顶板标高272．76～261．31m；顶板埋深5．50～15．30m，平均10．15m；层厚0．20～1．00m，平均0．68m，[σ0]=2000kPa。

2.2特殊性土。本场地特殊性土层较为发育，主要表现为冲积极松散粉细砂②-2和②-3层流塑状淤泥质粘土，这两层基本上处于地下水位线以下，长期受地表河水和地下水浸泡而含水量极高，且厚度大、埋深浅、承载力低、压缩性高，直接临近地表，受压易变形，对于道路基床的稳定性存在极大的不良影响，容易直接或间接导致路基产生较大沉降或不均匀沉降，从而造成路基下陷或下沉。

3处理方案选择

原设计方案为抛石挤淤及清淤换填，并沿河修建C15片石混凝土挡土墙，材料均为利用所在合同段内的开炸石方。水库处于狭窄的河谷中，根据G323线连山县吉田至鹰扬关的工程地质报告，K632+550~K632+685、K633+160~K633+200.5及K633+260~K633+405.5段路基范围内软基较为发育,抛石挤淤处理效果不明显，同时该合同段的石方均为强风化的软石，不适宜作为抛填料，继续采用原方案需增加投资；且沿河修建挡土墙地基承载力难以达到设计承载力要求。为确保该路段的路基的稳定,经多方论证,新的方案将采用振冲碎石桩进行加固处理，并与地方政府协商，同意部分占用河道，取消原设计C15片石混凝土挡土墙，改为坡脚处设置截水墙兼护脚。

4设计参数及要求

4.1桩径：碎石桩设计直径为0.5m；碎石含泥量不大于5%,碎石最大粒径不超过5.0cm。

4.2桩距采用1.5m，正方形布置；设计复合地基承载力为150kPa。

4.3桩长：要求打穿淤泥及软土层，深入其下土层至少0.5m。

4.4在桩顶填土之上需要先铺垫0.5m的砂砾垫层，再铺设一层土工格栅加强整体受力，土工格栅抗拉强度不小于25kN/m；然后再分层填筑路基。

5施工准备

5.1场地平整施工：振冲碎石桩施工前先进行场地平整，场地平整标高为根据地形图拟定的标高，施工时根据“宁填勿挖”的原则进行整平。挖除地表坚硬物体，使振冲器能顺利下钻。

5.2布置场内运输道路、道路两边的排水盲沟、纵向排水沟、料场、沉淀池及清水池，准备好照明设施以便夜间施工。

5.3场地清理与掘除：在现场确定清理、掘除、拆除的范围后，按施工规范和设计要求进行清理。

①土及草皮在较干硬的地主要用推土机、人工配合、装载机铲除，自卸车运输弃于指定弃土区。低洼潮湿的地方主要用挖掘机清除，机械无法清除的地方则用人工挖除。②填方路基用地范围内的垃圾、有机物残渣及原地面以下至少200mm内的草皮、树根、农作物的根系和表土予以清除，并符合振冲碎石桩桩顶标高。

5.4测量放样及布桩。根据图纸要求的布桩原则进行布桩，并绘制测量放线图，交与监理及设计单位复核后，方进行测量放样，每个桩位均以钢钎作标志，编制桩号。

5.5正式施工前，每个机组和各个地质状况不同的场地进行现场成桩试验，试验的桩数不小于5根，以取得满足设计要求所需的施工机具、施工工艺和技术参数，以此作为正式施工的依据。

5.6进行施工技术交底。在施工的各项准备工作完成后，施工前由技术负责人根据试桩结果及设计要求向全体施工人员进行技术交底。

6施工工艺

6.1清淤、清理场地，平整场地至桩顶设计标高；布置桩位，根据试桩结果，确定施工技术参数。桩体采用间隔方式（即跳打）制桩。

6.2放线、定位：测量放线后吊车就位，徐徐吊起振冲器，使其竖直、悬空，距地面10~20cm，并让尖端对准桩位，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。

6.3开动振动机把套管沉入土中，如遇到坚硬难沉的土层，可辅以喷水或射水沉入。

6.4把套管沉到设计深度。

6.5套管入土后，挤密了套管周围土体，然后将料斗插入桩管，向管内灌一定量的碎石。

6.6再将套管提升到规定的高度，套管内的碎石被压缩空气从套管内压出。

6.7然后又将套管沉入规定的深度，并加以振动，使排出的碎石振密，于是碎石再一次挤压周围的土体。

6.8再一次灌碎石于套管内，把套管提升到规定的高度。（5）～（8）工序重复多次，一直打到地面就成为碎石挤密桩。

6.9关机、停水，振冲器移位至下一桩位。

6.10清沟排污：打桩过程中，施工现场安排人力清沟，保证排污网络畅通，避免泥浆漫淌，沉淀后的泥浆采用泥浆车出运至弃土场排放；做好场地整洁，文明施工。

6.11填料记录：每根桩体的充盈系数β=1.2~1.5，施工过程中通过振冲器上配备的振冲碎石桩施工自动监控系统记录仪，对每段桩体的成孔电流、密实电流、填料量及留振时间等进行现场施工过程的实时跟踪记录，作为设计、监理部门质量签认的主要依据。每桩施工均填写施工记录表。

6.12铺设碎石垫层：振冲碎石桩处理完成后，在桩顶上铺填50cm厚砂砾垫层，全部处理范围均采用20t振动压路机重叠轮迹碾压至少二遍。

7施工注意事项

7.1正式施工前应进行成桩试验，试验桩数一般不小于5根，根据试桩结果，确定施工参数。如发现质量不能满足设计要求时，应调整桩间距、填碎石量等有关参数。

7.2正式施工时，要严格按照设计要求的桩长、桩径、桩间距、碎石灌入量以及试验确定的桩管提升高度和速度、挤压次数和留振时间、电机的工作电流等施工参数进行施工，以确保挤密均匀和桩身的连续性。

7.3应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，垂直偏差不应大于1.5%，成孔中心与设计桩位偏差不应大于50mm，桩径偏差控制在±20mm以内，桩长偏差不大于10mm。

7.4碎石灌入量不应小于设计值的95%，如不能顺利下料时，可适量往管内加水。

7.5当将桩管沉入到要求深度后，在桩管中灌入碎石，然后再利用桩架上的振动器上下锤击，将桩管徐徐拔出，拔管速度控制在1.0～1.5m/min，每上拔0.5~1m，应停拔桩管，进行振动，使碎石借助振动留在桩孔中形成密实的碎石挤密桩。

在施工中应选用适宜的桩尖结构，以保证顺利出料和有效地挤密。

8加固效果

在成桩一个月后，对该复合地基进行了平板荷载试验，共检验了4个点，地基承载力均达到150kPa以上，达到设计要求。

9造价比较

旧方案：建安费369.9156万元（C15片石混凝土挡土墙8212立方米，抛石挤淤10349立方米，清淤换填996立方米）。

新方案：建安费242.078万元（碎石桩23002米，砂砾垫层3673立方米，土工格栅7346平方米，护坡及护脚1183.6立方米）。

采用新方案后，工程造价减少127.84万元。

10结论

振冲碎石桩法处理软土地基不仅效果好、速度快，而且节省工程造价、适用性广。

随着施工工艺的日益成熟，振冲碎石桩必然会在更多的工程建设中得到应用。

参考文献:

[1]何广讷.振冲碎石桩复合地基[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S].

[3]GB50007-2002建筑地基基础设计规范[S].

[4]JTJ017-96公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[5]王本炜，赵亮.浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用[J].中小企业管理与科技，2010（1）.