振動沉管碎石樁在機場軟基處理中的應(yīng)用

摘 要：振動沉管碎石樁加固機場復(fù)合軟土地基處理，從而提高復(fù)合軟土地基的的承載力，為機場安全穩(wěn)定使用提供保障。

關(guān)鍵詞：振動沉管；碎石樁；軟基處理

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）26-0197-02

引 言

在機場的跑道實施過程中，有很多的因素可以影響其中安全和穩(wěn)定的運行和實施，其中最重要最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)就是軟土地基的施工和建設(shè)，因為軟土地基的高含水性和穩(wěn)定性較差的緣故，導(dǎo)致在實際的施工過程中很難對其的安全準(zhǔn)確進(jìn)行合理把握，在實際的施工過程中，一旦出現(xiàn)相關(guān)的問題，極可能就會造成地基沉降事故現(xiàn)象發(fā)生。為了保障可以建造高質(zhì)量的機場跑道，對軟土地基施工技術(shù)的探究還是非常必要的。軟土地基處理其中一種方法為碎石樁處理。碎石樁施工方法有振沖法和振動沉管法，振沖碎石樁施工時用水量大，產(chǎn)生大量泥漿，容易污染施工現(xiàn)場。而振動沉管碎石樁處理軟土效果良好，具有施工速度快、工期短、無污染等特點。因而在本機場軟基處理中，振動沉管被廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

西南地區(qū)某機場位于成都市東南方向，龍泉山脈以東。場地內(nèi)以淺丘寬谷地貌為主，地勢總體是東高西低、南高北低，場地高程大部分在420～470m之間，相對高差在50m以內(nèi)，地形起伏不大，丘坡圓緩，緩坡地帶多為旱地及荒坡，自然坡度10～30°，植被茂密。本場區(qū)內(nèi)主要地基處理包括：①軟弱土厚度<2m時進(jìn)行挖換填處理；②軟弱土厚度2～5m時進(jìn)行強夯置換處理；③軟弱土厚度>5m時進(jìn)行碎石樁+塑料排水板處理；④飛行區(qū)道面影響區(qū)軟弱土厚度>5m且填方區(qū)厚度≦5m時進(jìn)行CFG樁處理；⑤飛行區(qū)土面區(qū)軟弱土厚度≧5m時進(jìn)行插板處理；⑥對于沒有進(jìn)行地基處理的填方區(qū)軟弱土采用不插板預(yù)壓處理。本文結(jié)合西南地區(qū)某機場地基處理工程，對碎石樁施工進(jìn)行闡述，研究碎石樁在機場軟基處理中的應(yīng)用。

2 主要作用及優(yōu)點

2.1 擠密作用

在成樁過程中樁管對周圍土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管體積的碎石擠向樁管周圍的砂層，使樁管周圍的砂層孔隙比減小、密實度增大。

2.2 排水降壓作用

碎石樁加固時，樁孔內(nèi)充填碎石（卵石、礫石）等反濾性好的粗顆粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水降壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止土體產(chǎn)生液化，并可加快地基的排水固結(jié)。

2.3 承載樁作用

樁體自身的承載能力和樁體在荷載作用下樁間土產(chǎn)生的圍壓對其承載能力提高產(chǎn)生極大影響。

3 地基處理方案

如何在實際的施工和建設(shè)中確定地基處理的方案，如何讓選擇的方案最佳化，讓選擇的方案更能滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性的要求是施工中設(shè)計和規(guī)劃的首要問題和任務(wù)，也是工程在預(yù)測和評估中的正確參考標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 地基處理方案設(shè)計

飛行區(qū)道面影響區(qū)、航站樓和工作區(qū)道路軟弱土厚度>5m且填方厚度>5m時進(jìn)行碎石樁處理。跑道、快滑范圍采1.5m樁間距，其他區(qū)域采1.8m樁間距，梅花形布樁。

碎石樁直徑600mm；樁體碎石飽和單軸抗壓強度fr≥30MPa，軟化系數(shù)KR≥0.75；粒徑≤5cm，不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)Cc=1～3，含泥量<3%。碎石樁要穿透底層軟、可塑土層，樁體碎石充盈系數(shù)不小于1.2。

3.2 碎石樁加固原理

碎石樁的加固機理一般可分為擠密和置換兩種作用。對于飽和黏性土，碎石樁的作用則是置換和排水；對于砂性土，主要作用是擠密；對于非飽和黏性土，則同時兼有擠密和置換兩種作用；對于砂土、粉土及非飽和粘性土，碎石樁起到了擠密、排水、預(yù)振作用。碎石樁用于地基處理，其本身是由散體材料組成，材料本身沒有粘性強度，樁體的強度主要是靠周圍土體的約束和樁身材料的摩擦維持，在承受上部荷載時，樁體主要受集中在樁頂附近4倍左右的樁徑范圍內(nèi)。同時碎石樁由于設(shè)置了反濾性和滲透性都較好的碎石褥墊層，使得土體固結(jié)排水路徑大大縮短，固結(jié)速度大大提高，土體的強度對整體的原始能力也得到提高，從而使復(fù)合地基的承載力得到了提高。

3.3 施工工藝流程

碎石樁施工工藝流程如圖1所示。

3.4 場地平整

施工前，人工配合挖掘機對場區(qū)內(nèi)的雜物（樹木、雜草等）進(jìn)行清理，然后根據(jù)地形圖及“寧填勿挖”的原則進(jìn)行整平。

3.5 測量放樣及布樁

根據(jù)設(shè)計圖測放出碎石樁處理區(qū)域邊線，并用白石灰做標(biāo)記。然后根據(jù)設(shè)計出的樁點位（如圖2和圖3），采用GPS測量儀對樁點進(jìn)行測放，并在樁點上標(biāo)明樁點編號。

3.6 碎石樁施工

碎石樁成樁工藝為振動沉管法。

3.6.1 碎石樁施工順序

碎石樁施工順序須遵循在砂質(zhì)土地基中：由外緣或兩側(cè)向中間進(jìn)行，且隔行施打，相鄰兩根樁必須采用跳躍間打；在淤泥質(zhì)粘土地基中：宜從中間向外圍逐行或隔行施打。

3.6.2 施工方法

（1）樁機就位：樁機就位，合攏合瓣樁尖，使樁尖對準(zhǔn)樁位標(biāo)記，將管樁向下垂直。

（2）振動沉管：利用錘重及沉管自重徐徐靜壓1～2m后，啟動振動錘振動下沉，每下沉0.5m留振30s。樁管在下沉過程中，須不定時地調(diào)整樁機搭架，使沉管與地面垂直度控制在≤1%范圍內(nèi)。

（3）停止振動、灌入碎石：樁身達(dá)到設(shè)計樁長時，停止振動，立即將碎石由加料口注入樁管內(nèi)，灌入量按樁身設(shè)計量×充盈系數(shù)（充盈系數(shù)為1.2）計算。填料時須分批加入，不宜一次加料過多，并做好現(xiàn)場施工記錄，嚴(yán)格控制每根樁的碎石充填量，避免先期大后期小的不良現(xiàn)象，以增加樁的均勻性。

（4）拔管、振動、加料：管內(nèi)灌入碎石高度需大于1/3管長，方可開始拔管，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)測碎石灌入量，以防超灌或少灌。拔管前先振動1min，以后邊振動邊拔管。每提升1m，樁管應(yīng)反插50cm，然后留振30s，如此反復(fù)直至全管拔出，拔管速度為0.8～1m/min（平均速度）。

3.6.3 施工質(zhì)量控制要求

（1）碎石樁施工過程，要注意防止破壞標(biāo)識引起樁位不準(zhǔn)，并隨時復(fù)核，對因擠土作用引起的樁位偏差，及時調(diào)整。

（2）樁管在下沉過程中，須控制好樁身垂直度，確保在允許偏差范圍內(nèi)。

（3）振動拔管過程，須控制好拔管速度、反插深度及次數(shù)。

（4）碎石灌入量須符合設(shè)計要求。

3.7 試驗檢測及分析

根據(jù)設(shè)計要求，本工程碎石樁處理檢驗為樁身重型動力觸探檢驗。評價樁體均勻性和檢查樁長，樁長應(yīng)穿透軟、塑土層及硬塑夾層，經(jīng)桿長修正后的動力觸探檢測結(jié)果應(yīng)符合以下要求：最小值不小于3擊，平均值不小于6擊，加固面（不含墊層）以下1～6m范圍平均值（超過10擊時應(yīng)予以剔除）不小于5擊。

結(jié)論：修正后最小值為3擊，平均值為10.5擊，加固面（不含墊層）以下1～6m范圍平均值（超過10擊時應(yīng)予以剔除）為7.3擊，滿足設(shè)計要求。

通過后期沉降觀測記錄，碎石樁處理完成后6個月處于沉降期，6個月后處于沉降收斂期，碎石樁屬于排水固結(jié)類樁，地下水通過樁身及褥墊層進(jìn)行排水從而提高土體強度。

4 結(jié) 語

振動沉管碎石樁復(fù)合地基工作是通過碎石墊層、碎石樁體、樁間土的協(xié)調(diào)工作來完成的。碎石墊層作為表土排水措施，加速表土的“殼”化。碎石樁體形成排水通道及樁體承載。劑密效應(yīng)使得樁間土承載能力大大提高。碎石樁施工工藝突出表現(xiàn)為投入設(shè)備簡單，現(xiàn)場施工文明、進(jìn)度快、施工質(zhì)量易控制的優(yōu)點，在機場復(fù)合軟土地基處理方面具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-7-23

作者簡介：王玉成（1988-），男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事市政公用工程工作。