振动沉管碎石桩软土处治施工技术研究

姜海杰

摘 要：振动沉管碎石桩软土处治是将软土用套管挤压，然后在套管内进行碎石投放，通过分段的形式来振捣密实形成碎石桩，这种方法可以在软土地基进行普遍应用，通过沉管碎石桩来进行软土处治，能够有效地减少污染、降低成本，在软土范围广的地方有着非常明显的处治效果，因此一经应用就受到了道路工程的广泛认可，具有非常良好的应用前景。本文结合道路软土路基施工的相关资料，从多个方面研究了振动沉管碎石桩处治施工技术，主要包括施工原理、常见问题、解决措施等，对于振动沉管碎石桩软土处治施工技术的控制是施工质量控制的重点，因此需要及时的找出振动沉管碎石桩软土处治施工中存在的问题，并针对这些问题进行处理和研究。

关键词：振动沉管碎石桩;软土处治;施工技术

0 引言

振动沉管碎石桩是碎石桩施工中一种较为新型的应用方法，也是目前在道路工程中应用的非常先进的一种方法。通过应用该方法来加固砂土，压实软土地基，能够起到增强地基承载力、减少地基沉降量、防止地震液化的作用，同时也可以有效地增加软土地基的稳定性。当前很多路桥工程都要经过软土、粘土地质带，需要针对软土进行填筑，这个过程中可以选择应用碎石桩施工技术。通常用沉管碎石桩进行软土处治后的路基，经过相关检测会发现较其它方法处置的是更稳定的。因此也说明沉管碎石桩能有效提升路基地应力，降低路基沉降的发生机率，改善地震液化情况。同时，沉管碎石桩在施工中还能起到降低施工难度，提升施工效率，减少路基造价的作用，因此在路基工程中有着良好的应用前景。

1 沉管碎石桩软土处治的应用原理

沉管碎石桩软土处治是路基工程在制桩中通过沉管挤压，将软土路基进行夯实处理的一种方法。通常沉管碎石桩处理的软土主要是砂土、粉土等，运用沉管分段挤密的原理达到加固、压实软土的作用。其最主要的效果来自于沉管与碎石的相互作用力，通过这种作用力来压实加固软土，起到增加软土地基密实度的效果。而且沉管碎石桩从其形体上而言，本身具备排水效果，因此运用沉管碎石桩能够起到消散软土地基中超孔隙水压力的效果，有效地加强软土路基的抗地震能力，在沉管与碎石作用力下，沉管碎石桩在实际应用中能够与软土地基形成共力，这种共力的形态也叫做沉管碎石桩复合地基。沉管碎石桩在实际应用中主要使用干法碎石桩，这种方法主要应用在软土地基。其中振动沉管碎石桩应用较为广泛，这种干法碎石桩对于软土的处治效果明显，在处治中主要施工技术有挤密、振密、排水、置换等技术。运用振动沉管碎石桩对软土地基进行处治，能够有效地降低软土地基的沉降量，提升路桥工程的地基应力。

2 沉管碎石桩软土处治施工技术

2.1 施工要点

沉管碎石桩在软土处治中的施工技术主要表现为沉管在打入软土过程中的方法，这个过程中首先需要将沉管侧向放置，这样有利于形成对周围土层的挤压力，然后在管内添加碎石，然后将沉管进行拔升，这样管内碎石会在重力作用下落地，从而做成沉管碎石桩。之后通过反插施工，扩大碎石桩体的直径夯实碎石桩的密实度，然后选择合理的间距，再进行反复的施压，增加桩体之间的软密实度。施工人员在这个过程中要完成所有的沉管碎石桩体，这样才能让沉管排水通道成型。沉管碎石桩软土处治中的施工技术要点在于完成地基表层施工后需要预留0.5 m厚的砂褥层，这样才能将软土中的水引入到沉管排水通道，然后通过砂褥层将排水通道中的水通过水平方向排出，这种施工方法能够有效的消散软土地基中超孔隙水压力，从而增强软土的抗地震液化能力。

2.2 施工机械选择

沉管碎石桩软土处治施工中需要用到大型机械，振动沉管碎石桩机应用较为普遍，这种桩机在形式上有走管式、步履式、履带式，型号上有DZJ-60 DZJ-90 DZJ-120等。根据软土地基的条件，选择不同形式、不同型号的桩机，在施工前要根据软土地基条件设计出所需要的桩径和桩长，然后再选择符合需求的机型。

2.3 施工步骤

沉管碎石桩机在处治软土地基施工中需要按照严格的流程来实现施工目标，具体施工步骤是：第一步是要将桩机、塔架进行移动，移动桩机把桩尖的位置和桩位的位置重合;第二步是将振动锤通过电机启动起来，将桩机沉管放到一定的深度，这个深度的具体数据是由设计来确定的;第三步是向下沉的沉管内放入碎石，碎石的数量根据设计需求来计算;第四步是拉起沉管，通过振动将沉管内的碎石料流入桩孔中;第五步将沉管反插，增加碎石的密实度，将桩径扩大，这个过程中需要反复重复，直到沉桩，做完一个碎石桩后，要迅速用桩机制作下个桩體，直至完成施工所需要的桩体数量。

3 沉管碎石桩处治软土施工中的常见问题

沉管碎石桩在处治软土地基中具有独特的优势，但也存在一些常见的问题。首先沉管碎石桩的桩体材料是散体状态的，这些碎石之间没有足够的粘力，桩身的紧实度主要是依靠土体的力量和石料之间的摩擦力来加强。沉管碎石桩在承受上方应力的时候，桩身的受力全部在桩顶的桩径之内，通常这个桩径范围为桩顶的2～4倍。沉管碎石桩是一种复合地基，其承载力在整体工程完工后明显增强，然而如果路基中需要埋设管道时，复合地基的效果就消失了，这种情况下路基的承载力会下降。在运用沉管碎石桩进行软土处治时，不同地质条件的软土，使用相同的方法做出来的桩体紧密度也是有差异的。沉管碎石桩处治软土的稳定效果需要很多的条件来支撑，例如软土地质、桩距、桩径、桩深、桩机、碎石材质等，所以正式施工前施工人员需要在路基区域内选择合理的试桩范围和桩数，才能拿到最准确的施工参数。在很多路基工程施工中普遍会出现沉管取出后桩身颈缩的现象，会有一些桩体在反插后出现断桩，如果填料不够还会出现下沉难、打入难、桩尖活瓣难等问题，这些问题需要在实践中进行解决。

4 沉管碎石桩处治软土中常见的施工改进方法

4.1 下料难问题的解决方案

在沉管碎石桩处治软土过程中通常会存在下料难的问题。如果选择在沉管下到预定深度后再开始填料，会出现管内碎石料很难完全下沉，即便经过多次反插，实际效果也不是很明显。因此解决下料难问题的施工要点在于对沉管的改进。可以在沉管的下料口这个位置增加一个充气阀。在下料的时候关闭高压气体，打开阀门，碎石通过以后向充气阀内加气，阀门关闭。这样，管内充气后，下料的问题就能得到解决。也可以选择管内充水，效果与充气的效果是相似，但充水会增加材料的流动性。针对桩尖活瓣难的问题，需要从改进桩尖方面着手，过程中可以选择运用外挂八字形活瓣式桩尖，选择外挂的桩尖后再打开后桩尖的钢板，加粗活瓣铰链轴。活瓣桩尖要选择平板式外置型，施工过程中可以使用外置式活瓣桩尖来加快沉管下沉速度，加厚外置活瓣钢板厚度和加粗活瓣铰链轴杆的作用是减少活瓣桩尖的损坏，避免影响沉管碎石桩制作的效率。

4.2 打入难问题的解决方案

解决打入难问题的主要措施是增加桩机机台前段的重量，通常施工过程中可以增加一定数量的配重块。在实际施工时，一般出现打入难问题的原因是软土表层密度过高，使用DZJ-110以上直径的桩机时，也需要配置0.8 m以上长度的桩尖，这个时候还会出现打入时间过长、桩机机架抖动剧烈的问题，即便将电流加大到200 A以上，也很难达到沉桩效果。在不引孔的前提下，如果使用DZJ-150桩机来打桩，通常会出现接触器被电流破坏的现象，同时由于电压问题也会造成其它桩机无法使用，因此这种方法也无法解决打入难问题。这就决定了使用螺旋桩机引孔的必要性，可以借助螺旋桩机来引孔下沉。通常引孔的深度为3 m～6 m，引孔的直径在0.4 m左右，才能有效解决打入难的问题。但是选择这种方法后，一般还会出现桩机穿透不了最下面砂层的问题，这时需要在桩机前段增加配重。增加配重只有在遇到极端打入难时使用，其主要的目的是给钢丝绳加压，能够在收紧钢丝绳时产生反作用力，然后加速桩管的下沉，这样操作也会造成桩机活动时的安全性问题，但是安全性问题可以通过有效的现场管理来解决。通过上述方法能够有效地解决桩机难以打入地基的问题，在实际施工中需要严格设计好备用方法，以便路基施工能够顺利进行。

5 结束语

沉管碎石桩在实际施工中有着很多的优势，例如设备操作简单，施工方便、造价低、效率高、污染少等，但是需要承认的是这种方法的缺陷也是存在也，不仅在施工技术方面，在地质条件方面也有着一定的复杂性，例如在施工中由于桩机要反复振动，会产生很大的噪音问题，也可能对附近建筑地基造成影响。因此需要施工单位在实际施工中提升处治软土的施工技术水平，有效地解决沉管碎石桩施工中的一些常见问题。

参考文献：

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