摘要：分析了沉管碎石樁處治軟土地基的作用機(jī)理;以江蘇省如皋市沿江開(kāi)發(fā)區(qū)某高速公路為工程背景，說(shuō)明了沉管碎石樁的設(shè)計(jì)、施工及主要質(zhì)量問(wèn)題的處理方法;通過(guò)沉管碎石樁處理后地基承載力的檢測(cè)，驗(yàn)證了沉管碎石樁處理軟土地基的效果。

關(guān)鍵詞：沉管碎石樁;軟土地基;承載力;檢測(cè);

江蘇省如皋市沿江開(kāi)發(fā)區(qū)某高等級(jí)公路地處長(zhǎng)江下游，溝渠縱橫，水塘、圍堤分布密集，沿線主要分布為典型的濱海相沉積淤泥、淤泥質(zhì)土，呈流塑、軟塑狀，其含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低等特點(diǎn)，屬不良地基土。

根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件、材料供應(yīng)、工期和環(huán)境保護(hù)要求等，按照因地制宜、就地取材、綜合處理原則，分別采取深層(水泥攪拌樁、水泥粉噴樁、沉管碎石樁)及淺層(挖除換填、路基土摻灰處理及增加砂墊層或碎石墊層加筋)處理方法進(jìn)行軟基處理。本文介紹沉管碎石樁在該高等級(jí)公路的應(yīng)用。

1沉管碎石樁對(duì)地基的加固作用原理

沉管碎石樁是利用振動(dòng)錘沖擊導(dǎo)管至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，導(dǎo)管內(nèi)加碎石提升后碎石從導(dǎo)管內(nèi)流出，提升反插重復(fù)操作直至地面而形成樁體。其加固機(jī)理：

1)擠密作用。在成樁過(guò)程中，碎石對(duì)周?chē)�的土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，將土體擠向碎石樁周?chē)�，使樁周土層孔隙比減小、密度增大、承載力提高。

2)置換作用。軟弱地基經(jīng)碎石樁加固后，變成由碎石樁和樁間土組成的物理力學(xué)性質(zhì)各異的“復(fù)合地基”。在復(fù)合地基中，樁的壓縮模量大于樁間土的壓縮模量，上部荷載將向碎石樁上集中，而作用于樁間土上的荷載相應(yīng)降低，從而使復(fù)合地基承載力較原天然地基承載力高，壓縮性比原天然地基低。

3)墊層作用。用碎石樁加固軟弱土層時(shí)，如果軟弱土層較厚，則樁體可不必貫穿整個(gè)軟弱土層，此時(shí)復(fù)合地基主要起墊層作用，通過(guò)墊層作用不斷減小地基的沉降并使基底壓力不向深部擴(kuò)散而提高地基的整體承載力。

4)排水作用。用碎石樁加固粘土地基時(shí)，碎石樁是粘土地基中一個(gè)良好的排水通道，它能起到排水砂井的作用，大大縮短孔隙水的水平滲透途徑，加速軟地的排水固結(jié)，使沉降穩(wěn)定加快。

2沉管碎石樁設(shè)計(jì)

以該公路K34+500涵洞為例說(shuō)明沉管碎石樁設(shè)計(jì)。該涵洞基底含水豐富，開(kāi)挖困難，塌方嚴(yán)重，在處理時(shí)，提高基底標(biāo)高，將基底碎石墊層設(shè)成0.4m，然后墊層以下設(shè)碎石樁。

2.1樁距及樁間距的確定

此涵洞設(shè)計(jì)為1.2m厚砼整體基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下設(shè)40cm厚碎石墊層，原地面距基礎(chǔ)底面2m左右，地基承載力要求為180kPa。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地基承載力試驗(yàn)結(jié)果，取此處天然地基承載力為1lOkPa，將其作為樁間的承載力是偏于安全的，即。單樁承載力無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)范有關(guān)粒料樁處治軟土地基的規(guī)定，碎石樁樁體單位截面積承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取用2～5倍，考慮到設(shè)計(jì)樁底將在硬塑狀低液限粘土層內(nèi)，故按經(jīng)驗(yàn)取值，即。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—91)，假設(shè)樁徑0.5m，樁間距s=1m，樁呈正方形布置，則轉(zhuǎn)換率

承載力標(biāo)準(zhǔn)值

故取樁間距1m，呈正方形布置。

2.2樁長(zhǎng)確定

樁長(zhǎng)必須穿過(guò)軟弱土層至壓縮性較低的硬層。從地質(zhì)調(diào)查可知，軟弱層底面在地面以下9m左右，距涵洞基底7m左右，故取樁長(zhǎng)8m(樁頂高程為涵洞基礎(chǔ)墊層底面高程)，進(jìn)入硬土層1m。涵洞段碎石樁基樁徑取0.5m，樁長(zhǎng)6～10m。

3沉管碎石樁的施工

3.1施工準(zhǔn)備

1)施工設(shè)備。采用4臺(tái)DZ-6O打樁機(jī)沉管振動(dòng)打樁。

2)碎石選擇。選用未風(fēng)化的硬質(zhì)石灰?guī)r。理論上，加固效果與粒徑大小及級(jí)配有關(guān)，在本工程中，采用2～5cm的級(jí)配碎石。

3)清理、平整場(chǎng)地，回填坑槽，并碾壓平整，確保打樁機(jī)在工作面移動(dòng)正常。

4)測(cè)量放樣。

5)施工順序。為了減少制樁過(guò)程中對(duì)軟臥層的擾動(dòng)，采用間隔跳打的方式施工。

3.2施工工藝

1)樁機(jī)就位，校正樁管垂直度，應(yīng)小于1.5;校正樁管長(zhǎng)度及投料口位置，使之符合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。

2)用振動(dòng)沖錘將樁管打人土層3m左右(根據(jù)淤泥層所處位置而定)時(shí)開(kāi)始第一次投料3m，早投料可防止進(jìn)入淤泥層后泥漿進(jìn)入樁管中，造成提升樁管時(shí)下料困難。

3)繼續(xù)錘擊樁管使其降至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，樁管打入深度可用在樁管外壁做標(biāo)高的方法來(lái)控制。

4)稍提升樁管，樁尖活瓣打開(kāi)，停止振動(dòng)，進(jìn)行第二次下料，直至單根樁碎石設(shè)計(jì)數(shù)量投完為止。啟振拔管，拔管前留振1min，以后邊振動(dòng)邊拔管。拔管速度應(yīng)均勻。

5)提升樁管高于地面，孔口加壓至前機(jī)架抬起，完成一根樁的施工。

4碎石樁檢測(cè)

碎石樁試驗(yàn)項(xiàng)目有兩個(gè)：一是重Ⅱ型動(dòng)力觸探，二是構(gòu)造物基礎(chǔ)復(fù)合地基承載力檢測(cè)。

1)重Ⅱ型動(dòng)力觸探試驗(yàn)用來(lái)檢驗(yàn)碎石樁的密實(shí)性，即檢驗(yàn)碎石樁本身的質(zhì)量，檢驗(yàn)頻率為樁總數(shù)的5%。

2)復(fù)合地基承載力的檢測(cè)方法：①堆載平臺(tái)靜載試驗(yàn)。此方法是目前最基本、最直觀、最有效的方法。它采用堆重反力裝置，由鋼梁構(gòu)成反力平臺(tái)，其上配置鋼性重物，通過(guò)壓千斤頂將反力施加到承壓板并傳遞給復(fù)合地基;位移傳感器正交對(duì)稱安裝于承壓板上，通過(guò)分級(jí)加載、分級(jí)卸載測(cè)出加載量與位移的關(guān)系曲線，判定復(fù)合地基承載力。但它存在設(shè)備笨重、試驗(yàn)期長(zhǎng)、費(fèi)用高、受場(chǎng)地條件限制等缺點(diǎn)。如對(duì)于K34+500涵洞，設(shè)計(jì)地基承載力為180kPa，依據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—91)，試驗(yàn)承壓板選用1.4m×1.4m方形鋼板，反力配重要在設(shè)計(jì)要求值的2倍以上，總加載量大于75t，加載相當(dāng)困難，加載一點(diǎn)最少需要3d，一個(gè)涵洞加載2點(diǎn)，共需6d，工期不允許，并且費(fèi)用高，達(dá)2萬(wàn)元/點(diǎn)。②錨樁反力梁荷載裝置的靜載試驗(yàn)方法。此方法與堆載平臺(tái)靜載試驗(yàn)方法的不同之處在于它由多個(gè)(最多可設(shè)l2個(gè))錨樁與反力梁系統(tǒng)構(gòu)成反力荷載來(lái)代替直接堆載。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，不用堆載，檢測(cè)時(shí)間短(約1d/點(diǎn))，費(fèi)用低(4500元/點(diǎn)左右)。但提供的反力有限，一根樁錨只能提供6t反力，12根錨樁最多提供72t反力，且樁錨對(duì)地基有擾動(dòng)。③附加質(zhì)量法。該方法通過(guò)在地基所選測(cè)點(diǎn)施加一定質(zhì)量的重物而測(cè)出地基承載力，它形式上是載荷板試驗(yàn)的模擬，理論上是以單自由度彈簧體系為模型，思路上是測(cè)動(dòng)(動(dòng)參數(shù))求靜(地基承載力)。將一塊符合規(guī)定要求的承壓板平鋪在測(cè)點(diǎn)地基上，在承壓板上堆放一定質(zhì)量(約相當(dāng)于靜載試驗(yàn)的1/25)，激振后測(cè)出由附加質(zhì)量、承壓板、地基所組成的彈簧振動(dòng)體系的動(dòng)剛度及地基土參振質(zhì)量，根據(jù)動(dòng)剛度與地基承載力的關(guān)系求出地基承載力。與傳統(tǒng)方法相比，附加質(zhì)量法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快(1h/點(diǎn)左右)，測(cè)試費(fèi)用低(約3000元/點(diǎn))。

由于工期緊，對(duì)標(biāo)段內(nèi)的4個(gè)構(gòu)造物復(fù)合地基承載力采用附加質(zhì)量法進(jìn)行檢測(cè)。分2次檢測(cè)，一次只用1.5h，第三天出結(jié)果，保證了施工需要。檢測(cè)結(jié)果(動(dòng)力觸探略)。

從表2可以看出，各構(gòu)造物回填土部分采用沉管碎石樁處理后，其地基承載力能滿足設(shè)計(jì)要求。說(shuō)明沉管碎石樁處理該公路回填土地基的效果較好。

另外，采用沉管碎石樁處理可以減少工后檢測(cè)等待時(shí)間，縮短工期，加快施工進(jìn)度，與水泥土攪拌樁相比可節(jié)約投資3O%以上。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔曉南.復(fù)合地基設(shè)計(jì)和施工指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]JTJO17-96，公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

---

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/shehuixuelw/3363.html