碎石樁技術在軟土路基中的應用探討

方紅稍

（浙江浦江龍峰公路工程有限公司，浙江 浦江 322200)

碎石樁技術在軟土路基中的應用探討

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在軟土路基中應用問題進行了探討，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理，最后研究了碎石樁技術在軟土路基中的應用問題。

碎石樁技術;軟土路基;應用

一、碎石樁技術概述

1、碎石樁技術的概念

我國的地理特征是幅員遼闊、地質結構復雜，很多地區有屬于軟土地質特點，隨著高等級公路的大量修建，軟土路基如何處理已經成為公路建設中非常重要的一個問題。采用碎石樁技術加固土體已經被證明是一個行之有效的復合地基處理方法，碎石樁技術是指采用水沖、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。由于該樁體具有很強的密實性，所以能夠極大的提高地基的承載能力，因此被稱為復合地基，碎石樁復合地基有效的解決了軟土地質構造下地基承載能力較弱的問題。

2、碎石樁地基的分類

碎石樁地基根據施工工藝的不同，可以分為振沖碎石樁復合地基、沉管碎石樁復合地基、強夯置換碎石樁復合地基、射水成孔袋裝碎石樁復合地基等幾類。振沖碎石法主要是依靠振沖機械的強烈振動來使飽和砂層液化，并依靠振沖機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備在地基中設置碎石樁，從而形成復合地基，其具體的施工方法可以是管內投料重錘夯實，也可以是先拔管后投料復打密實；強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硬原料，接下來一邊夯實一遍填充碎石料，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合地基；射水成孔法主要用于高含水量的軟土地區，施工中要使用射水設備將軟土地射水成孔，然后用織物袋圍在地基中設置碎石樁，形成袋裝碎石樁復合地基。

二、碎石樁的加固機理分析

1、對松散砂土的加固

松散砂土屬于單粒結構，顆粒之間孔隙大、顆粒位置不穩定，在外力的作用下很容產生位移而造成嚴重的沉降現象，所以松散砂土未作處理之前不宜作為建筑地基使用。采用碎石樁技術對松散砂土進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致砂層的密實度增大，有效擠密范圍會達到樁體直徑的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力，當砂土的有效應力降為零時就會使砂土完全液化。碎石樁技術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生液化，并加快地基的排水固結；（3）預震作用：當碎石樁在施工的時候，由于有強烈的振動作用，會使填入料和地基在擠密和振密的同時獲得強烈的預震，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

采用碎石樁技術加固粘土可以有效地提高地基的抗剪強度、承載力以及防止地基沉落，其作用機理主要表現在以下兩個方面：（1）置換作用：由于粘性土質的粘粒含量高，粒間應力大，并且呈蜂窩結構，所以在振動力或擠壓力的作用下，土中的水分并不易排走，這樣就會出現很大的超靜孔隙水壓力，使地基缺乏承載力，碎石樁復合地基在承受外力時，可以將外力向樁體集中（因為樁體剛度大），這樣就會降低樁體之間土質的壓力，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載像四處擴散，使擴散到下層頂面的應力減弱并且趨于均勻分布，這樣就達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：其現象是在距樁頂端不深的范圍內，樁體被壓潰，從而向側面呈現出膨脹鼓型，擠壓周圍地基的土地，一般基礎面積不大的單樁或群樁容易出現這類破壞形式；（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這種情況；（3）整體剪切滑動破壞：地基土質聯通建筑物沿著某一破裂面滑動，滑動面一般呈弧形，由于加載過快導致了其固結速率要比加載速率慢，地基的破壞表現為不排水剪切性質的破壞或者部分排水性質的破壞，該破壞主要在高路堤的地面容易發生。

三、碎石樁技術在軟土路基中的應用

1、振動成樁法施工方法

振動成樁法施工所用的主要設備是振動打樁機，該機械包括振動機、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、碎石機、空壓機等配套機械。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定的深度，然后再投入碎石，通過振動使碎石密實最終成樁，其具體的工序為：首先根據設計要求在地面上把套管的位置確定好，然后開動振動機，將套管打入到土中，當打入到預訂深度后，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定的高度，上述過程多次反復，一直打到地面，最終形成了碎石樁。

2、軟土路基保證成樁質量的措施

為了保證成樁的質量，在軟土路基采用碎石樁技術時，應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壓；（3）為了使碎石能夠從套管中順利排出，可以在向套管內灌入碎石的同時加入壓縮空氣或水；（4）如果實際灌入碎石量沒有達到設計要求（低于設計要求的95%）則需要在原位再次沉下套管復打一次，或者也可以在旁邊補打一根碎石樁；（5）要測定填料的排出率，在套管拔起到規定高度后，要使用測錘測定管內碎石面的位置。

3、成樁質量的檢測試驗

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量的檢測試驗，來判定是否能達到上述要求，具體的檢測試驗有：（1）載荷試驗：單樁載荷試驗的壓板直徑要與樁體直徑相同，單樁復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天的恢復期，砂性土或粉土地制樁后需要有15天的恢復期才可進行載荷試驗。載荷試驗主要包括樁體試驗、樁間土試驗、樁體和樁間土復合試驗；（2）觸探試驗和標貫試驗：樁體測點位于樁體軸心，樁間土測點則包括幾根樁之間的形心點，一般認為形心點是碎石樁加固效果的最差點，把測試結果與有關規定進行比較和換算，可以得出復合地基的承載力、模量等結果；（3）沉降試驗：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律。

[1]王長浩.公路軟土路基施工技術淺析.《價值工程》.2011年第13期.

[2]付金偉.軟土路基加固設計中幾個關鍵問題的處理.《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應用.《黑龍江科技信息》.2011年第8期.

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