碎石樁法處理軟基在工程中的應(yīng)用

羅青松

(中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院，廣東深圳 518034)

1 工程概況

該工程位于深圳市龍崗區(qū)坂田街道，道路東北側(cè)、東南側(cè)均有現(xiàn)狀的萬(wàn)科居民樓，西北側(cè)和西南側(cè)為空置地。場(chǎng)地地質(zhì)上層為素填土，平局厚度11.59 m，稍濕，松散～稍密，由粘性土和碎石組成，厚度大，夾塊石，結(jié)構(gòu)松散，工程性能差，勘察報(bào)告顯示未經(jīng)處理，不能直接作基礎(chǔ)持力層;下層為礫質(zhì)亞粘土，灰褐色，黃褐色，濕，可塑～硬塑狀，由粉、粘粒組成，含砂及礫，砂礫含量大于50%，巖芯呈土柱狀，水浸易軟化崩解，系由粗粒花崗巖風(fēng)化殘積而成，強(qiáng)度一般，工程性能一般，可作道路及其他輔助設(shè)施的基礎(chǔ)持力層;最下層為風(fēng)化花崗巖。

設(shè)計(jì)道路路基落于軟弱的素填土層，不能直接作為道路路基，需進(jìn)行地基處理。

2 軟弱地基處理方案對(duì)比分析

2.1 換填墊層法地基處理

換填墊層法是道路地基處理中常用的軟弱地基處理方式，適用于淤泥、素填土、雜填土等，處理方式為將基礎(chǔ)下一定深度范圍內(nèi)的土層挖除，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、砂石或者灰土等，并分層夯實(shí)至設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度，作為路基的持力層。換填法適用于淺層地基處理，處理深度可達(dá)2 m～3 m。在飽和的軟土層上換填砂石墊層時(shí)，砂墊層具有提高地基承載力，減小沉降量，加速軟土的排水固結(jié)作用，本法的優(yōu)點(diǎn)是可就地取材，施工方便，不需要特殊的機(jī)械設(shè)備，既能縮短工期，又能降低造價(jià)。由于該工程素填土層平均厚度達(dá)到11.59 m，填土厚度較大，采用換填墊層法不經(jīng)濟(jì)，實(shí)施困難。

2.2 強(qiáng)夯法地基處理

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。一般能量的強(qiáng)夯處理深度為6 m～8 m，要使強(qiáng)夯處理的深度更深需要增加夯擊能，本工程的素填土厚度為1 m～20 m。原設(shè)計(jì)為:開(kāi)挖至基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，先用5 000 kN·m夯擊能夯3遍～5遍，夯點(diǎn)采用梅花形布置，點(diǎn)距縱橫向分別為4.5 m和4.0 m，每遍的夯點(diǎn)應(yīng)間隔，且夯距不宜太近，否則相鄰夯擊點(diǎn)的加固效應(yīng)將在淺層處疊加而形成硬層，從而影響夯擊能向深部傳遞，下一遍夯擊點(diǎn)在上一遍的中間，兩遍之間時(shí)間間隔為2周～4周，同一點(diǎn)夯擊4次～6次，要求最后兩擊平均夯沉量不大于100 mm，最后采用2 000 kN·m夯擊能滿(mǎn)夯2遍，滿(mǎn)夯以一錘壓半錘原則搭夯，以保證地表土的均勻性和較高的密實(shí)度，施工完成后進(jìn)行路基承載力特征值的檢測(cè)。強(qiáng)夯施工前選擇試夯區(qū)1處，試夯面積400 m2，試夯采用單點(diǎn)試夯和群點(diǎn)試夯結(jié)合。為減小對(duì)周邊建筑物的影響，強(qiáng)夯區(qū)臨近現(xiàn)狀房屋一側(cè)設(shè)置一條2.0 m×3.0 m的減震溝，溝從試夯區(qū)兩端每端延伸10 m。

試夯發(fā)現(xiàn)，由于地基雜填土較厚，且經(jīng)歷雨季，土質(zhì)含水量偏大，單擊夯沉量大，一擊夯沉量約1.2 m～1.5 m，二擊總夯沉量約2.5 m～3 m，夯錘無(wú)法起拔，兩擊后的總夯沉量為2.76 m，無(wú)法將夯錘起拔。施工進(jìn)展緩慢，施工3遍過(guò)后難以達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)分析，強(qiáng)夯效果不理想的原因如下:

1)常規(guī)夯擊能無(wú)法達(dá)到需要處理的深度，素填土太厚(最深處達(dá)20 m)，本次單擊夯擊能為5 000 kN·m，夯擊能太小，施工中常用的最大的單擊夯擊能也僅為8 000 kN·m;

2)單擊夯坑過(guò)深提錘困難時(shí)可考慮強(qiáng)夯置換，即在夯坑內(nèi)回填片石，但是強(qiáng)夯范圍在地基處理完成后將建設(shè)地下通道，該通道底按設(shè)計(jì)要求需設(shè)置鋼筋混凝土抗拔樁，夯填片石將影響抗拔樁的施工;

3)恰逢深圳地區(qū)雨季即將來(lái)臨，必須在雨季前完成地基處理以保證后續(xù)施工，從而保證工期。因此，必須采取其他有效的方法。

2.3 碎石樁法地基處理

結(jié)合深圳地區(qū)常用的地基處理方式，考慮采用水泥攪拌樁法和碎石樁法，兩種施工方式的成本均高出強(qiáng)夯法很多，水泥攪拌樁需要養(yǎng)護(hù)期，且造價(jià)高;碎石樁施工可縮短工期，且造價(jià)比水泥攪拌樁便宜，同時(shí)可避免施工對(duì)周邊建筑的擾動(dòng)，消除安全隱患，經(jīng)綜合分析全區(qū)域地基處理采用碎石樁法。具體為:碎石樁采用振動(dòng)沉管樁施工，碎石樁直徑600 mm;樁間距通道范圍橫向2.5 m，縱向2.0 m，可以避開(kāi)通道底部抗拔樁，其他區(qū)域機(jī)動(dòng)車(chē)道下樁間距縱橫向2.0 m，人行道下縱橫向2.5 m，樁端穿透素填土層，進(jìn)入礫質(zhì)粘性土1.0 m。施工前先試打5根工藝試驗(yàn)樁，以檢驗(yàn)機(jī)具性能及施工工藝中的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。所有樁施工完成后樁頂設(shè)置500 mm礫砂褥墊層，用20 t壓路機(jī)全區(qū)域重疊輪壓碾壓至少兩遍，最后進(jìn)行承載力檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

碎石樁用于不排水抗剪強(qiáng)度小于20 kPa的素填土、雜填土、松散砂土、粉土等地層時(shí)，對(duì)地基承載力特征值的提高作用顯著，其施工工藝簡(jiǎn)單，施工速度快，處理效果明顯。施工時(shí)需注意如下要點(diǎn):

1)碎石投入樁管內(nèi)邊上拔樁管邊振實(shí)，樁管提升至規(guī)定高度時(shí)將套管再次下沉，利用振動(dòng)和樁尖的擠壓作用使碎石密實(shí)，樁體充盈系數(shù) β=1.2～1.5;

2)振管過(guò)程可能遇硬土層，可停止下沉，提升1 m重新快速下沉可穿過(guò)硬土層，也可輔以噴水或者射水;

3)施工完成應(yīng)進(jìn)行樁身質(zhì)量檢測(cè)和復(fù)合地基承載力的檢測(cè)?？傊谑┕ぶ屑訌?qiáng)過(guò)程控制，可使碎石樁地基處理效果達(dá)到最佳。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.