碎石樁技術(shù)在軟土路基中的應(yīng)用探討

方紅稍

（浙江浦江龍峰公路工程有限公司，浙江 浦江 322200)

碎石樁技術(shù)在軟土路基中的應(yīng)用探討

方紅稍

（浙江浦江龍峰公路工程有限公司，浙江 浦江 322200)

本文主要對碎石樁技術(shù)在軟土路基中應(yīng)用問題進(jìn)行了探討，首先概述了碎石樁地基的分類和作用，然后分析了碎石樁的加固機(jī)理，最后研究了碎石樁技術(shù)在軟土路基中的應(yīng)用問題。

碎石樁技術(shù);軟土路基;應(yīng)用

一、碎石樁技術(shù)概述

1、碎石樁技術(shù)的概念

我國的地理特征是幅員遼闊、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多地區(qū)有屬于軟土地質(zhì)特點(diǎn)，隨著高等級公路的大量修建，軟土路基如何處理已經(jīng)成為公路建設(shè)中非常重要的一個問題。采用碎石樁技術(shù)加固土體已經(jīng)被證明是一個行之有效的復(fù)合地基處理方法，碎石樁技術(shù)是指采用水沖、振動或沖擊的方法在軟土地基中形成孔洞，再將碎石壓入孔洞中，形成碎石樁體的技術(shù)。由于該樁體具有很強(qiáng)的密實(shí)性，所以能夠極大的提高地基的承載能力，因此被稱為復(fù)合地基，碎石樁復(fù)合地基有效的解決了軟土地質(zhì)構(gòu)造下地基承載能力較弱的問題。

2、碎石樁地基的分類

碎石樁地基根據(jù)施工工藝的不同，可以分為振沖碎石樁復(fù)合地基、沉管碎石樁復(fù)合地基、強(qiáng)夯置換碎石樁復(fù)合地基、射水成孔袋裝碎石樁復(fù)合地基等幾類。振沖碎石法主要是依靠振沖機(jī)械的強(qiáng)烈振動來使飽和砂層液化，并依靠振沖機(jī)械的水平振動力將填料在砂層擠壓加密；沉管碎石法主要使用沉管打樁設(shè)備在地基中設(shè)置碎石樁，從而形成復(fù)合地基，其具體的施工方法可以是管內(nèi)投料重錘夯實(shí)，也可以是先拔管后投料復(fù)打密實(shí)；強(qiáng)夯置換法是近年來新興起的一種方法，主要施工過程是首先利用重錘夯擊成孔，然后再回填碎石等堅(jiān)硬原料，接下來一邊夯實(shí)一遍填充碎石料，最后形成深度為3米至6米，直徑2米左右的碎石主體，與周圍土體形成碎石樁復(fù)合地基；射水成孔法主要用于高含水量的軟土地區(qū)，施工中要使用射水設(shè)備將軟土地射水成孔，然后用織物袋圍在地基中設(shè)置碎石樁，形成袋裝碎石樁復(fù)合地基。

二、碎石樁的加固機(jī)理分析

1、對松散砂土的加固

松散砂土屬于單粒結(jié)構(gòu)，顆粒之間孔隙大、顆粒位置不穩(wěn)定，在外力的作用下很容產(chǎn)生位移而造成嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象，所以松散砂土未作處理之前不宜作為建筑地基使用。采用碎石樁技術(shù)對松散砂土進(jìn)行加固主要起到三個方面的作用：（1）擠密作用：在成樁過程中樁管會對周圍松散砂土產(chǎn)生很大的橫向力，在這種力的作用下，樁管周圍的砂層會橫向擠壓并導(dǎo)致砂層的密實(shí)度增大，有效擠密范圍會達(dá)到樁體直徑的3倍到4倍；（2）排水減壓作用：在砂土沒有排水條件時如果體積快速收縮會導(dǎo)致超靜孔隙水壓力來不及消散而急劇上升，這樣向上的超靜孔隙水壓力會大于上面的自重應(yīng)力，當(dāng)砂土的有效應(yīng)力降為零時就會使砂土完全液化。碎石樁技術(shù)由于填充了粗粒砂等泛濾性較好的粗顆粒料，所以可以較好的防治砂土產(chǎn)生液化，并加快地基的排水固結(jié)；（3）預(yù)震作用：當(dāng)碎石樁在施工的時候，由于有強(qiáng)烈的振動作用，會使填入料和地基在擠密和振密的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)震，這對增加砂土抗液化能力也是極為有利的。

2、對粘性土的加固

采用碎石樁技術(shù)加固粘土可以有效地提高地基的抗剪強(qiáng)度、承載力以及防止地基沉落，其作用機(jī)理主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）置換作用：由于粘性土質(zhì)的粘粒含量高，粒間應(yīng)力大，并且呈蜂窩結(jié)構(gòu)，所以在振動力或擠壓力的作用下，土中的水分并不易排走，這樣就會出現(xiàn)很大的超靜孔隙水壓力，使地基缺乏承載力，碎石樁復(fù)合地基在承受外力時，可以將外力向樁體集中（因?yàn)闃扼w剛度大），這樣就會降低樁體之間土質(zhì)的壓力，從而減少沉降；（2）墊層作用：如果粘性土層較厚，樁體無法穿透整個土層，那么碎石樁就能起到墊層作用，墊層可以將承受力負(fù)載像四處擴(kuò)散，使擴(kuò)散到下層頂面的應(yīng)力減弱并且趨于均勻分布，這樣就達(dá)到了提高整體地基抵抗力、減少沉落的作用。

3、碎石樁地基的破壞模式

碎石樁地基的破壞模式主要有以下幾種類型：（1）樁端鼓出破壞：其現(xiàn)象是在距樁頂端不深的范圍內(nèi)，樁體被壓潰，從而向側(cè)面呈現(xiàn)出膨脹鼓型，擠壓周圍地基的土地，一般基礎(chǔ)面積不大的單樁或群樁容易出現(xiàn)這類破壞形式；（2）樁的切入破壞：在荷載力的作用下，樁體向下呈切入式下沉，這會使整個地基失去承載能力，這種情況往往會出現(xiàn)在打樁沒有打到硬層的情況下，另外如果樁比較短小也會出現(xiàn)這種情況；（3）整體剪切滑動破壞：地基土質(zhì)聯(lián)通建筑物沿著某一破裂面滑動，滑動面一般呈弧形，由于加載過快導(dǎo)致了其固結(jié)速率要比加載速率慢，地基的破壞表現(xiàn)為不排水剪切性質(zhì)的破壞或者部分排水性質(zhì)的破壞，該破壞主要在高路堤的地面容易發(fā)生。

三、碎石樁技術(shù)在軟土路基中的應(yīng)用

1、振動成樁法施工方法

振動成樁法施工所用的主要設(shè)備是振動打樁機(jī)，該機(jī)械包括振動機(jī)、料斗、振動套管等配件，套管的下方還要裝有底蓋和排砂活瓣，為了能夠使砂有效的排出還要裝有高壓空氣噴射裝置，另外在施工中還需要起重機(jī)、碎石機(jī)、空壓機(jī)等配套機(jī)械。振動成樁法的施工方法是在振動的作用下，把帶有底蓋或排碎石活瓣的套管打入到規(guī)定的深度，然后再投入碎石，通過振動使碎石密實(shí)最終成樁，其具體的工序?yàn)椋菏紫雀鶕?jù)設(shè)計(jì)要求在地面上把套管的位置確定好，然后開動振動機(jī)，將套管打入到土中，當(dāng)打入到預(yù)訂深度后，從上部送料斗投入套管一定量的碎石，接下來將套管拉拔到一定的高度，使碎石排卸到土中；再次將套管打入規(guī)定的深度，并通過振動將排出的碎石振密，使碎石不斷的擠壓到周圍的土體；最后將套管拉拔到規(guī)定的高度，上述過程多次反復(fù)，一直打到地面，最終形成了碎石樁。

2、軟土路基保證成樁質(zhì)量的措施

為了保證成樁的質(zhì)量，在軟土路基采用碎石樁技術(shù)時，應(yīng)該采取以下一些措施：（1）在套管的拉拔操作時速度不要太快，要保證樁體的連續(xù)性，通常拉拔套管的速度控制在每分鐘2米左右；（2）每段成樁不能太大，否則會出現(xiàn)無法順利排出碎石的情況，如果遇到此類情況可以加大拉拔高度或者加大風(fēng)壓；（3）為了使碎石能夠從套管中順利排出，可以在向套管內(nèi)灌入碎石的同時加入壓縮空氣或水；（4）如果實(shí)際灌入碎石量沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求（低于設(shè)計(jì)要求的95%）則需要在原位再次沉下套管復(fù)打一次，或者也可以在旁邊補(bǔ)打一根碎石樁；（5）要測定填料的排出率，在套管拔起到規(guī)定高度后，要使用測錘測定管內(nèi)碎石面的位置。

3、成樁質(zhì)量的檢測試驗(yàn)

采用碎石樁處理地基最根本的目的是為了滿足承受荷載、抗變形和抗液化的要求，所以要通過對成樁質(zhì)量的檢測試驗(yàn)，來判定是否能達(dá)到上述要求，具體的檢測試驗(yàn)有：（1）載荷試驗(yàn)：單樁載荷試驗(yàn)的壓板直徑要與樁體直徑相同，單樁復(fù)合地基壓板直徑要與單樁等效直徑相同。一般在粘土地基上制樁后要留出30天的恢復(fù)期，砂性土或粉土地制樁后需要有15天的恢復(fù)期才可進(jìn)行載荷試驗(yàn)。載荷試驗(yàn)主要包括樁體試驗(yàn)、樁間土試驗(yàn)、樁體和樁間土復(fù)合試驗(yàn)；（2）觸探試驗(yàn)和標(biāo)貫試驗(yàn)：樁體測點(diǎn)位于樁體軸心，樁間土測點(diǎn)則包括幾根樁之間的形心點(diǎn)，一般認(rèn)為形心點(diǎn)是碎石樁加固效果的最差點(diǎn)，把測試結(jié)果與有關(guān)規(guī)定進(jìn)行比較和換算，可以得出復(fù)合地基的承載力、模量等結(jié)果；（3）沉降試驗(yàn)：主要有沉降杯、沉降板、水平測斜儀以及剖面沉降儀等幾種觀測手段，其目的就是為了掌握路基在施工過程中以及竣工后的沉降變化規(guī)律。

[1]王長浩.公路軟土路基施工技術(shù)淺析.《價值工程》.2011年第13期.

[2]付金偉.軟土路基加固設(shè)計(jì)中幾個關(guān)鍵問題的處理.《江蘇建筑》.2011年第1期.

[3]謝靜.淺談市政道路軟土路基處理技術(shù)應(yīng)用.《黑龍江科技信息》.2011年第8期.

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