碎石桩法处理软基在工程中的应用

罗青松

(中国市政工程中南设计研究总院，广东深圳 518034)

1 工程概况

该工程位于深圳市龙岗区坂田街道，道路东北侧、东南侧均有现状的万科居民楼，西北侧和西南侧为空置地。场地地质上层为素填土，平局厚度11.59 m，稍湿，松散～稍密，由粘性土和碎石组成，厚度大，夹块石，结构松散，工程性能差，勘察报告显示未经处理，不能直接作基础持力层;下层为砾质亚粘土，灰褐色，黄褐色，湿，可塑～硬塑状，由粉、粘粒组成，含砂及砾，砂砾含量大于50%，岩芯呈土柱状，水浸易软化崩解，系由粗粒花岗岩风化残积而成，强度一般，工程性能一般，可作道路及其他辅助设施的基础持力层;最下层为风化花岗岩。

设计道路路基落于软弱的素填土层，不能直接作为道路路基，需进行地基处理。

2 软弱地基处理方案对比分析

2.1 换填垫层法地基处理

换填垫层法是道路地基处理中常用的软弱地基处理方式，适用于淤泥、素填土、杂填土等，处理方式为将基础下一定深度范围内的土层挖除，然后回填以强度较大的砂、砂石或者灰土等，并分层夯实至设计要求的密实度，作为路基的持力层。换填法适用于浅层地基处理，处理深度可达2 m～3 m。在饱和的软土层上换填砂石垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，加速软土的排水固结作用，本法的优点是可就地取材，施工方便，不需要特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价。由于该工程素填土层平均厚度达到11.59 m，填土厚度较大，采用换填垫层法不经济，实施困难。

2.2 强夯法地基处理

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。一般能量的强夯处理深度为6 m～8 m，要使强夯处理的深度更深需要增加夯击能，本工程的素填土厚度为1 m～20 m。原设计为:开挖至基坑底设计标高后，先用5 000 kN·m夯击能夯3遍～5遍，夯点采用梅花形布置，点距纵横向分别为4.5 m和4.0 m，每遍的夯点应间隔，且夯距不宜太近，否则相邻夯击点的加固效应将在浅层处叠加而形成硬层，从而影响夯击能向深部传递，下一遍夯击点在上一遍的中间，两遍之间时间间隔为2周～4周，同一点夯击4次～6次，要求最后两击平均夯沉量不大于100 mm，最后采用2 000 kN·m夯击能满夯2遍，满夯以一锤压半锤原则搭夯，以保证地表土的均匀性和较高的密实度，施工完成后进行路基承载力特征值的检测。强夯施工前选择试夯区1处，试夯面积400 m2，试夯采用单点试夯和群点试夯结合。为减小对周边建筑物的影响，强夯区临近现状房屋一侧设置一条2.0 m×3.0 m的减震沟，沟从试夯区两端每端延伸10 m。

试夯发现，由于地基杂填土较厚，且经历雨季，土质含水量偏大，单击夯沉量大，一击夯沉量约1.2 m～1.5 m，二击总夯沉量约2.5 m～3 m，夯锤无法起拔，两击后的总夯沉量为2.76 m，无法将夯锤起拔。施工进展缓慢，施工3遍过后难以达到收锤标准。经分析，强夯效果不理想的原因如下:

1)常规夯击能无法达到需要处理的深度，素填土太厚(最深处达20 m)，本次单击夯击能为5 000 kN·m，夯击能太小，施工中常用的最大的单击夯击能也仅为8 000 kN·m;

2)单击夯坑过深提锤困难时可考虑强夯置换，即在夯坑内回填片石，但是强夯范围在地基处理完成后将建设地下通道，该通道底按设计要求需设置钢筋混凝土抗拔桩，夯填片石将影响抗拔桩的施工;

3)恰逢深圳地区雨季即将来临，必须在雨季前完成地基处理以保证后续施工，从而保证工期。因此，必须采取其他有效的方法。

2.3 碎石桩法地基处理

结合深圳地区常用的地基处理方式，考虑采用水泥搅拌桩法和碎石桩法，两种施工方式的成本均高出强夯法很多，水泥搅拌桩需要养护期，且造价高;碎石桩施工可缩短工期，且造价比水泥搅拌桩便宜，同时可避免施工对周边建筑的扰动，消除安全隐患，经综合分析全区域地基处理采用碎石桩法。具体为:碎石桩采用振动沉管桩施工，碎石桩直径600 mm;桩间距通道范围横向2.5 m，纵向2.0 m，可以避开通道底部抗拔桩，其他区域机动车道下桩间距纵横向2.0 m，人行道下纵横向2.5 m，桩端穿透素填土层，进入砾质粘性土1.0 m。施工前先试打5根工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。所有桩施工完成后桩顶设置500 mm砾砂褥垫层，用20 t压路机全区域重叠轮压碾压至少两遍，最后进行承载力检测。

3 结语

碎石桩用于不排水抗剪强度小于20 kPa的素填土、杂填土、松散砂土、粉土等地层时，对地基承载力特征值的提高作用显著，其施工工艺简单，施工速度快，处理效果明显。施工时需注意如下要点:

1)碎石投入桩管内边上拔桩管边振实，桩管提升至规定高度时将套管再次下沉，利用振动和桩尖的挤压作用使碎石密实，桩体充盈系数 β=1.2～1.5;

2)振管过程可能遇硬土层，可停止下沉，提升1 m重新快速下沉可穿过硬土层，也可辅以喷水或者射水;

3)施工完成应进行桩身质量检测和复合地基承载力的检测。总之，在施工中加强过程控制，可使碎石桩地基处理效果达到最佳。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］ JTJ 017-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范［S］.