振沖碎石樁處理軟土地基應注意的幾個問題

周光臨

（中交第四公路工程局第二工程有限公司，北京 100000）

振沖碎石樁處理軟土地基應注意的幾個問題

周光臨

（中交第四公路工程局第二工程有限公司，北京 100000）

結合工程實例，對振沖碎石樁施工的原理、經濟性對比、施工方法和質量控制等方面進行了分析，并就其施工過程中所發現的問題提出解決措施和意見，對保證施工質量，節約工程成本有一定的參考價值。

振沖碎石樁，質量控制，解決措施

自20世紀70年代我國采用碎石樁施工技術以來，振沖碎石樁復合地基已在道路、橋梁、水利地基處理等領域中廣泛應用，尤其是運用振沖碎石樁在加固粉質粘土、軟塑淤泥和夾砂層地基上的成功，使其施工技術在處理軟土地基的實踐中積累了具有可操作性、指導性的經驗和方法。現結合工程實例談談采用振沖碎石樁加固飽和軟粘土地基的方法，對施工工藝和質量控制等方面應注意的幾個問題作了論述。

1 振沖碎石樁處理的原理

1.1 處理的原理

碎石樁是以碎石為主要材料制成的復合地基加固樁，為保證樁尖能打入持力層，必須保證制樁時合理的密實電流（通過現場試樁來確定），在成樁過程中，碎石將地基土中的土體擠向樁體周圍用滿足設計要求的碎石來置換軟土，并將地下水通過樁體排出至地基外，從而提高復合地基整體的承載力并減少沉降量。主要適用于擠密松散砂土、素填土和軟土等地基。長韶婁高速公路軟土地基主要為粉質粘土、軟塑淤泥和夾砂層。

1.2 經濟性對比

長韶婁10標K58+210～K58+320段軟土地基地下水豐富，水位處于原地面以下0.3m，淤泥層厚4.5 m，下為流砂層，且該段軟土路基地勢平坦，無法自然排水。

1.2.1 采用清淤換填處理

采用清淤換填處理后采用水穩性好的材料回填，清淤換填砂礫頂面處于原地面以下30 cm。經計算，應開挖淤泥深度為4.5 m，應回填砂礫墊層厚度為4.2 m，經計算需挖淤泥19 980 m3，回填砂礫18 648 m3，回填土方1 332 m3，清淤換填處理的費用為2 027 664元。

1.2.2 采用碎石樁處理

1）碎石樁處理布置圖見圖1。

圖1 碎石樁處理布置圖

2）數量及費用計算。

a.碎石樁數量計算:

●樁數量:

Ceiling（119÷2+1，1）×Ceiling（37.31÷3.46+1，1）=732。

○樁數量:

Ceiling（119÷2－1，1）×Ceiling（37.31÷3.46－1，1）=649。

經計算需φ50 cm碎石樁根數為1 381根，估計單根長度5 m，總長6 905 m;

b.砂礫墊層數量計算:

119 ×37.31 ×0.5=2 220 m3;

c.土工布數量計算:

土工布119×37.31=4 440 m2;

經計算，碎石樁處理的費用估計為842 017元。

3）軟土地基處理方法比較見表1。

表1 長韶婁10標K 58+210～K 58+320段軟土地基處理方法對比

由表1可以得出，振沖碎石樁處理由于其施工速度快、成本低、處理效果明顯，比較適合于軟土層厚度大于3 m時的軟基處理。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

長韶婁10標K58+210～K58+320段軟土地基地下水豐富，水位處于原地面以下0.3 m，淤泥層厚4.5m，下為流砂層，且該段軟土路基地勢平坦，無法自然排水。設計采用φ50 cm碎石樁根數1 061根，總長度為5 624 m，平均每根樁長5.3 m。樁距為3d=1.5 m，等邊三角形布置。

2.2 施工工藝流程

采用DZ-90型碎石打樁機進行碎石樁施工，碎石樁施工工藝流程見圖2。

2.3 具體施工方案

1）施工準備:平整清理打樁場地，同時測量人員應對場區原地面標高進行施測。根據設計圖紙，按樁間距布置準確測放樁位，將打樁機及其配套機具運至施工現場安裝完好。2）施工前應進行至少3根的現場工藝性成樁試驗，以檢驗機具性能及施工工藝的各項技術參數。3）根據該工程的地質特性，其成樁工藝宜采用振動沉管法施工，施工順序采用跳打形式，從中間向外圍隔行施打。

圖2 碎石樁施工工藝流程

2.4 質量控制及檢驗

2.4.1 碎石樁質量控制

1）碎石粒徑控制在19mm～63mm，含泥量小于10%;2）振動工作頻率:一般按24.5 Hz控制;3）激振力控制:激振力一般采用100 kN～150 kN;4）碎石灌入高度:一般為1.5 m～2.0 m;5）振沖器密實電流:振孔器密實電流一般為110 A～120 A左右（根據現場制樁試驗確定）;6）拔管速度:拔管速度以1.1 m/min～1.5 m/min為宜;7）加固方式:采用拔管與振動、留振和反插相結合的方法;8）經重Ⅱ型觸探儀檢驗，發現有承載力和灌石量不能滿足設計要求，以及有斷樁、縮頸等質量問題時，應進行復打，以保證地基經處理后達到排水、固結和提高整體強度的作用。

2.4.2 碎石樁質量檢驗

1）密實度檢測:密實度檢測頻率為總樁數的2%。用重Ⅱ型動力觸探檢驗，貫入量100 mm時擊數大于5次。2）復合地基檢測:檢測頻率不低于總樁數的0.5%且每個施工作業點不少于3根。一般應按比例隨機抽取，且分布基本均勻，試驗得到的承載力不得低于設計要求。

3 軟土處理過程中應注意的問題

3.1 密實電流

為保證樁尖能打入持力層，必須保證制樁時合理的密實電流，制樁時密實電流增大，樁身的密實度提高，樁體強度也就增大（見圖3）。但片面追求增大制樁時的密實電流，并不能完全有效的增加樁體的密實度，只能擴大樁的直徑達不到真正的提高樁體強度的作用。且由于土體的強烈擾動，對于復合地基承載力的提高作用不大，應通過現場試樁來確定一個合理的密實電流值。下面是長韶婁10標在試樁過程中，統計出的各土層設計密實電流的平均值（見表2）。

圖3 復合地基承載力與制樁電流相對關系

表2 DZJ-90碎石打樁機密實電流平均值A

3.2 管樁留振時間

為保證樁尖能打入持力層和樁體強度，制樁達到經試樁確定的密實電流后，需留振一段時間（規范要求留振時間為10 s～30 s）。在留振時不應過分擾動樁周軟土，盲目增長留振時間對提高復合地基承載力作用不大，相反會增大碎石用量，導致成本加大。

3.3 碎石灌入量不足設計量

1）長韶婁10標在碎石樁施工過程中，發現局部段落有碎石灌入量不足設計量的情況發生，經過現場勘查分析，發現導致灌入量不足的原因為產生了“頸縮”現象。

2）頸縮現象的防治措施為:a.控制拔管速度，嚴格按照試樁取得數據進行。b.活瓣樁尖縫隙要嚴，提高制作水平，避免沉管中進入泥水。c.實際灌量應滿足規范，且需按照不同地質要求確定充盈系數。d.碎石樁施工順序，應從兩側向中間進行，以利擠密。e.當實際灌入量不足設計量時，應采用反插法進行處理:樁管灌入碎石料后應先振動片刻，再開始拔管，每次拔管速度為0.8 m/min～1.0 m/min，反插深度0.3 m～0.5 m，保證管內填料始終不低于地表面，或高于地下水位1 m～1.5 m以上。在樁頂處1.5 m范圍內宜多次反插，以強迫活瓣張開或擴大端部斷面。穿越軟塑淤泥層時，必須放慢提管速度和減小拔管高度。

4 結語

振沖碎石樁是靠振沖器的振動力來制樁，施工時要因地制宜，不同的土質通過試驗來確定采用不同的密實電流、留振時間和樁徑，真正起到排水、固結和提高復合地基強度的作用。另外采用碎石樁對軟土地基進行加固處理具有減少地基工后沉降量、縮短施工工期、減少征地面積等優勢，對今后施工中遇有類似的情況有一定指導意義。

［1］JTJF10-2006，公路路基施工技術規范［S］.

［2］JTG F80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準［S］.

［3］JTJ 246-2004，港口工程碎石樁復合地基設計與施工規程［S］.

Several questions should pay attention to of vibration stone pile in soft soil foundation treatment

ZHOU Guang-lin

（Second Engineering Limited Company，Fourth Highway Engineering Bureau，Beijing 100000，China）

Combining with engineering example，this paper analyzed the principle of vibration stone pile construction，economic relative ratio，constructionmethods and quality controland other aspects，and provided solvingmeasures and suggestions to the problems in view of construction process，had a certain reference value to ensure the construction quality，save construction cost.

vibration stone pile，quality control，solvingmeasure

TU473

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.070

1009-6825（2012）19-0070-02

2012-05-07

周光臨（1969-），男，工程師