振冲碎石桩处理软土地基应注意的几个问题

周光临

（中交第四公路工程局第二工程有限公司，北京 100000）

振冲碎石桩处理软土地基应注意的几个问题

周光临

（中交第四公路工程局第二工程有限公司，北京 100000）

结合工程实例，对振冲碎石桩施工的原理、经济性对比、施工方法和质量控制等方面进行了分析，并就其施工过程中所发现的问题提出解决措施和意见，对保证施工质量，节约工程成本有一定的参考价值。

振冲碎石桩，质量控制，解决措施

自20世纪70年代我国采用碎石桩施工技术以来，振冲碎石桩复合地基已在道路、桥梁、水利地基处理等领域中广泛应用，尤其是运用振冲碎石桩在加固粉质粘土、软塑淤泥和夹砂层地基上的成功，使其施工技术在处理软土地基的实践中积累了具有可操作性、指导性的经验和方法。现结合工程实例谈谈采用振冲碎石桩加固饱和软粘土地基的方法，对施工工艺和质量控制等方面应注意的几个问题作了论述。

1 振冲碎石桩处理的原理

1.1 处理的原理

碎石桩是以碎石为主要材料制成的复合地基加固桩，为保证桩尖能打入持力层，必须保证制桩时合理的密实电流（通过现场试桩来确定），在成桩过程中，碎石将地基土中的土体挤向桩体周围用满足设计要求的碎石来置换软土，并将地下水通过桩体排出至地基外，从而提高复合地基整体的承载力并减少沉降量。主要适用于挤密松散砂土、素填土和软土等地基。长韶娄高速公路软土地基主要为粉质粘土、软塑淤泥和夹砂层。

1.2 经济性对比

长韶娄10标K58+210～K58+320段软土地基地下水丰富，水位处于原地面以下0.3m，淤泥层厚4.5 m，下为流砂层，且该段软土路基地势平坦，无法自然排水。

1.2.1 采用清淤换填处理

采用清淤换填处理后采用水稳性好的材料回填，清淤换填砂砾顶面处于原地面以下30 cm。经计算，应开挖淤泥深度为4.5 m，应回填砂砾垫层厚度为4.2 m，经计算需挖淤泥19 980 m3，回填砂砾18 648 m3，回填土方1 332 m3，清淤换填处理的费用为2 027 664元。

1.2.2 采用碎石桩处理

1）碎石桩处理布置图见图1。

图1 碎石桩处理布置图

2）数量及费用计算。

a.碎石桩数量计算:

●桩数量:

Ceiling（119÷2+1，1）×Ceiling（37.31÷3.46+1，1）=732。

○桩数量:

Ceiling（119÷2－1，1）×Ceiling（37.31÷3.46－1，1）=649。

经计算需φ50 cm碎石桩根数为1 381根，估计单根长度5 m，总长6 905 m;

b.砂砾垫层数量计算:

119 ×37.31 ×0.5=2 220 m3;

c.土工布数量计算:

土工布119×37.31=4 440 m2;

经计算，碎石桩处理的费用估计为842 017元。

3）软土地基处理方法比较见表1。

表1 长韶娄10标K 58+210～K 58+320段软土地基处理方法对比

由表1可以得出，振冲碎石桩处理由于其施工速度快、成本低、处理效果明显，比较适合于软土层厚度大于3 m时的软基处理。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

长韶娄10标K58+210～K58+320段软土地基地下水丰富，水位处于原地面以下0.3 m，淤泥层厚4.5m，下为流砂层，且该段软土路基地势平坦，无法自然排水。设计采用φ50 cm碎石桩根数1 061根，总长度为5 624 m，平均每根桩长5.3 m。桩距为3d=1.5 m，等边三角形布置。

2.2 施工工艺流程

采用DZ-90型碎石打桩机进行碎石桩施工，碎石桩施工工艺流程见图2。

2.3 具体施工方案

1）施工准备:平整清理打桩场地，同时测量人员应对场区原地面标高进行施测。根据设计图纸，按桩间距布置准确测放桩位，将打桩机及其配套机具运至施工现场安装完好。2）施工前应进行至少3根的现场工艺性成桩试验，以检验机具性能及施工工艺的各项技术参数。3）根据该工程的地质特性，其成桩工艺宜采用振动沉管法施工，施工顺序采用跳打形式，从中间向外围隔行施打。

图2 碎石桩施工工艺流程

2.4 质量控制及检验

2.4.1 碎石桩质量控制

1）碎石粒径控制在19mm～63mm，含泥量小于10%;2）振动工作频率:一般按24.5 Hz控制;3）激振力控制:激振力一般采用100 kN～150 kN;4）碎石灌入高度:一般为1.5 m～2.0 m;5）振冲器密实电流:振孔器密实电流一般为110 A～120 A左右（根据现场制桩试验确定）;6）拔管速度:拔管速度以1.1 m/min～1.5 m/min为宜;7）加固方式:采用拔管与振动、留振和反插相结合的方法;8）经重Ⅱ型触探仪检验，发现有承载力和灌石量不能满足设计要求，以及有断桩、缩颈等质量问题时，应进行复打，以保证地基经处理后达到排水、固结和提高整体强度的作用。

2.4.2 碎石桩质量检验

1）密实度检测:密实度检测频率为总桩数的2%。用重Ⅱ型动力触探检验，贯入量100 mm时击数大于5次。2）复合地基检测:检测频率不低于总桩数的0.5%且每个施工作业点不少于3根。一般应按比例随机抽取，且分布基本均匀，试验得到的承载力不得低于设计要求。

3 软土处理过程中应注意的问题

3.1 密实电流

为保证桩尖能打入持力层，必须保证制桩时合理的密实电流，制桩时密实电流增大，桩身的密实度提高，桩体强度也就增大（见图3）。但片面追求增大制桩时的密实电流，并不能完全有效的增加桩体的密实度，只能扩大桩的直径达不到真正的提高桩体强度的作用。且由于土体的强烈扰动，对于复合地基承载力的提高作用不大，应通过现场试桩来确定一个合理的密实电流值。下面是长韶娄10标在试桩过程中，统计出的各土层设计密实电流的平均值（见表2）。

图3 复合地基承载力与制桩电流相对关系

表2 DZJ-90碎石打桩机密实电流平均值A

3.2 管桩留振时间

为保证桩尖能打入持力层和桩体强度，制桩达到经试桩确定的密实电流后，需留振一段时间（规范要求留振时间为10 s～30 s）。在留振时不应过分扰动桩周软土，盲目增长留振时间对提高复合地基承载力作用不大，相反会增大碎石用量，导致成本加大。

3.3 碎石灌入量不足设计量

1）长韶娄10标在碎石桩施工过程中，发现局部段落有碎石灌入量不足设计量的情况发生，经过现场勘查分析，发现导致灌入量不足的原因为产生了“颈缩”现象。

2）颈缩现象的防治措施为:a.控制拔管速度，严格按照试桩取得数据进行。b.活瓣桩尖缝隙要严，提高制作水平，避免沉管中进入泥水。c.实际灌量应满足规范，且需按照不同地质要求确定充盈系数。d.碎石桩施工顺序，应从两侧向中间进行，以利挤密。e.当实际灌入量不足设计量时，应采用反插法进行处理:桩管灌入碎石料后应先振动片刻，再开始拔管，每次拔管速度为0.8 m/min～1.0 m/min，反插深度0.3 m～0.5 m，保证管内填料始终不低于地表面，或高于地下水位1 m～1.5 m以上。在桩顶处1.5 m范围内宜多次反插，以强迫活瓣张开或扩大端部断面。穿越软塑淤泥层时，必须放慢提管速度和减小拔管高度。

4 结语

振冲碎石桩是靠振冲器的振动力来制桩，施工时要因地制宜，不同的土质通过试验来确定采用不同的密实电流、留振时间和桩径，真正起到排水、固结和提高复合地基强度的作用。另外采用碎石桩对软土地基进行加固处理具有减少地基工后沉降量、缩短施工工期、减少征地面积等优势，对今后施工中遇有类似的情况有一定指导意义。

［1］JTJF10-2006，公路路基施工技术规范［S］.

［2］JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准［S］.

［3］JTJ 246-2004，港口工程碎石桩复合地基设计与施工规程［S］.

Several questions should pay attention to of vibration stone pile in soft soil foundation treatment

ZHOU Guang-lin

（Second Engineering Limited Company，Fourth Highway Engineering Bureau，Beijing 100000，China）

Combining with engineering example，this paper analyzed the principle of vibration stone pile construction，economic relative ratio，constructionmethods and quality controland other aspects，and provided solvingmeasures and suggestions to the problems in view of construction process，had a certain reference value to ensure the construction quality，save construction cost.

vibration stone pile，quality control，solvingmeasure

TU473

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.070

1009-6825（2012）19-0070-02

2012-05-07

周光临（1969-），男，工程师