碎石樁在珠三角地區(qū)碼頭接岸工程中的應用

翁根林

摘 要：工程實踐證明，碎石樁復合地基是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ牡鼗幚矸椒?。本文結(jié)合工程實踐和現(xiàn)行規(guī)范，對碎石樁復合地基的加固原理、設計、施工檢測及不合格樁的處理方式進行了論述，結(jié)論表明碎石樁復合地基處理方法在珠江三角洲地區(qū)碼頭取得了較好的地基加固處理效果，滿足設計要求。

關(guān)鍵詞：珠三角 碎石樁 復合地基 樁身質(zhì)量

珠三角地區(qū)區(qū)域性地質(zhì)特點顯著，屬于第四紀沉積物，厚度達10m～40m，土層多為含水量豐富的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉細砂屬于典型的區(qū)域性軟土，具有承載力低、壓縮性大、滲透性差等特點。

碎石樁是以碎石（卵石）為主要材料制成的復合地基加固樁，使用沖擊振動及水沖等方式在有軟弱層地基中先成孔，然后將碎石（卵石）壓入成孔中以此形成大直徑的碎石密實體樁基。碎石樁能夠使樁周土與樁身結(jié)合緊密的優(yōu)點，使其在軟基處理中得到廣泛應用。

1.工程概況

某碼頭工程位于廣東省江門市新會區(qū)。本工程擬建設10000DWT散貨泊位一個，碼頭總長度為190m。本碼頭工程顯著特點為：碼頭前沿挖深約12m，碼頭前沿線與后方防洪堤（接岸前沿線）距離約29m，地質(zhì)條件較差，其地層由上至下為：素填土、粉土（松散）、淤泥（流塑）、中、細砂（松散～稍密）、砂質(zhì)粘性土、砂質(zhì)粘性土（硬塑）、全風化花崗巖、強風化花崗巖和中等～微風化花崗巖，場地地基淤泥是典型的軟土層，土質(zhì)較純，天然含水量、孔隙比大，強度低，屬高壓縮性、中等靈敏～高靈敏度的欠固結(jié)土，厚度大，分布廣，其低力學性能、高變形和低滲透性是本工程的主要工程地質(zhì)問題，對于岸坡，必須采取抗滑、護坡措施，淤泥層指標如表1。

2.方案選取

根據(jù)本工程的特點及地質(zhì)資料，無法采用自然放坡的接岸方案，若采用密排灌注樁剛架方案（如圖1）連續(xù)墻方案價格較高；采用高壓旋噴樁或水泥攪拌樁方案需陸上施工，施工工序復雜，并通過試樁結(jié)果，高壓旋噴樁及水泥攪拌樁成樁效果不理想，最終確定采用碎石樁施工方案。

本工程護岸下的淤泥采用振沖法進行處理，軟基處理樁體直徑為1.1m，樁間距1.4m，采用等邊三角形布置，主體部分樁體材料采用碎石，為了保證樁基施工的順利進行，碼頭排架叉樁處約3.5m寬度范圍內(nèi)的樁體材料采用石屑（約5根樁左右）。

3.碎石樁的加固原理及破壞模式

3.1加固原理

碎石樁對松散砂土的加固原理：擠密樁周砂土，利用振動法成樁時，碎石樁與周圍土體在荷載振動擠密下，會造成土體顆粒的重排列。在這個過程中會使周圍砂土的孔隙率降低，密實度增加，摩擦角與干密度增大；排出水體，碎石樁中的填充材料均為透水性良好的材料，就在地基中形成了一個豎向的排水渠道，這樣就可以有效的排除地基水，從而更好的防止砂土的液化，促進地基的排水固結(jié)程度，提高地基的承載力。

碎石樁對軟弱土層加固原理：置換軟弱層，利用樁體碎石材料自身形成的高強度樁體與周邊土形成復合地基，一般碎石樁復合地基加固軟弱土地基的地基承載力增加值跟碎石樁的置換率成長正比例關(guān)系；排出水體，由于軟弱土層含沙粒較少、有黏性的土顆粒存在，水分不容易從土層中排出，外加滲透性較大的超靜孔隙水壓力存在，所以軟土地基的承載力很?。患咏钭饔?，碎石樁穿過軟土層到達持力層或者基巖上面，在荷載作用下樁體就會出現(xiàn)應力集中等現(xiàn)象，其周圍土體所承受的荷載就會減小，沉降量隨之變小。

3.2碎石樁破壞模式

主要有四種破壞模式：刺入破壞，通常發(fā)生在地基承載力較小，樁體剛度較大的情況下；鼓脹破壞，通常上部荷載過大時，樁周土的圍壓不能夠很好的限制散體材料樁體時，散體材料就會因為沒有膠結(jié)能力而產(chǎn)生側(cè)向變形導致樁體發(fā)生鼓脹；樁體剪切破壞，對于低強度的柔性樁比較容易發(fā)生剪切破壞；滑動剪切破壞，碎石樁和樁間土都發(fā)生了剪切破壞，就會沿著滑動面剪切破壞。

4.加固地基工藝流程及施工要求

樁位布設→預成孔→振沖器使用吊車（起重船）就位→打開加壓水并啟動振沖器（75kW）→振沖成孔至設計深度→將振沖器提出孔口后往孔中填料→同時噴水振動直到密實電流鈴聲響5 ～ 10 s 后，提升振沖器至孔口→再進行下一級振沖，直至地基土內(nèi)形成碎石樁體。

振沖法施工前應進行試樁，以確定正式施工的工藝參數(shù)和設備，其中留振時間可取10～30s，試樁應選在非工程區(qū)域。樁體施工完成28天后應進行檢測，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的2%，樁體直徑應不小于1.1m，石屑樁的內(nèi)摩擦角應不小于34度，碎石樁的內(nèi)摩擦角應不小于40度，石屑樁的標準貫入試驗實測擊數(shù)應不小于25擊，碎石樁的重型動力試驗實測擊數(shù)應不小于17擊；

碎石樁與護岸施工銜接：陸上碎石樁施工→表層土局部開挖（滿足水上施工碎石樁的水深要求）→水上碎石樁施工→護岸邊坡開挖→棱體及護坡塊石施工→護岸擋土墻及回填施工。

5.本工程樁身質(zhì)量設計要求

1）碎石樁檢測的樁位由駐場監(jiān)理工程師或會同設計單位在影響岸坡穩(wěn)定的重點部位內(nèi)隨機指定，檢測數(shù)量為總樁數(shù)的2%，且不得少于3根；

2）本工程的碎石樁樁體材料粒徑為100～200mm的石料占60%以上，>200mm的石料小于10%，<100mm的石料小于30%；禁止使用強風化易軟化的石料，含泥量不得大于5%；

3）分段加料時的加料高度應為每段0.5m～0.8m，須確保制樁密實電流和留振時間滿足規(guī)范要求；

4）應嚴格控制各工藝參數(shù)，以確保樁體的均勻性；

5）檢測項目：樁體直徑，陸上施工的碎石樁，應開挖驗樁，檢驗碎石樁的直徑是否滿足要求；樁體密實度，碎石樁樁體密實度采用重型動力觸探檢測；樁間土處理效果，碎石樁樁間土處理效果采用標準貫入度試驗檢測；

6）檢測結(jié)果評定標準：碎石樁樁體密實度的合格標準為：N63.5≥10的占總檢驗樁段（單樁）85%以上，7≤N63.5<10的占總檢驗樁段（單樁）14%以下，N63.5<7的占總檢驗樁段（單樁）1%以下（重型動力觸探修正后的錘擊數(shù)標準，統(tǒng)計時應去掉樁頂50cm和樁底進入砂層50cm部份樁體的錘擊數(shù)）；成樁充盈系數(shù)≥1.2。

6.本工程不合格樁的復打要求

1）處理方法建議采用較大功率的振沖器在原樁位進行復打，具體功率大小由現(xiàn)場確定；

2）處理范圍包括長度不滿足設計要求的樁體；直徑或充盈系數(shù)不滿足設計要求的樁體；密實度不滿足設計要求的樁體。

參考文獻：

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