振沖碎石樁加固軟土地基施工技術

黎浩　劉振

（中交三公局第三工程公司　湖北　武漢　430035）

振沖碎石樁加固軟土地基施工技術

黎浩劉振

（中交三公局第三工程公司湖北武漢430035）

碎石樁是以碎石為主要材料制成的復合地基加固樁，應用于地基承載能力不能滿足使用要求的要求軟土地基。振沖碎石樁作為一種傳統的地基處理方法，已在很多地區廣泛推廣應用。本文從振沖碎石樁處理地基的施工工序著手，通過工程實例分析了干振碎石樁加固軟土路基的加固機理及施工工藝，總結施工經驗并提出節約成本優化方案。

軟土；碎石樁；工藝；經驗；優化

1　工程概況

成都市天府新區貨運通道項目廣泛分布堰塘、河流、導流水渠，據勘察資料，項目區范圍內。項目區范圍內所處地層為第四系全新統人工填土層（Q4me）、第四系全新統層坡洪積層（Q4dl+pl）、第四系中下更新統冰水沉積層（Q1-2fgl）和白堊系上統夾關組（K1-2j）。其中，第四系全新統人工填土層（Q4me）中雜填土和素填土。多為臨近場地修建時堆填的廢土，建渣，由低液限粘質土、砂質泥巖塊組成，部分地段厚度較大，最大厚度超過10m。項目軟弱地基具有地下水位高，天然孔隙比大、天然含水率高、壓縮性高、強度低、高靈敏度、埋深淺，厚度較厚，地基承載力低的特點，導致地基的強度不能滿足使用要求，必須對地基加固處理，達到消除液化和提高承載力的目的。

2　加固機理

振沖器是振沖法施工中的特制機具。振沖碎石樁是指通過高壓水沖和振沖器的水平振動力的作用，在軟弱地基中形成樁孔，再向樁孔內逐段填入碎石，并利用振沖器產生水平向振動力振擠填料及周圍土體，并逐段振密在地基中形成一根密實的樁柱體，和原地基土形成復合地基，并通過樁體與樁周土相互作用共同承擔上部荷載，從而達到提高地基承載力，減少沉降量，提高抗震液化能力，增加地基穩定性以及消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。

3　施工方法

3.1工藝流程

振沖碎石樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程圖

3.2施工順序

碎石樁施工順序主要有：排打法、跳打法和轉打法。

排打法是最常用的施工方法。當地基是強度低的軟粘土或極易液化的粉土，可采取間隔跳打法。轉打法對中粗砂等土加密效果好，在樁間距小情況下會出現內部孔造孔困難。當加固區附近有建筑物時，施工宜先從鄰近建筑物一邊的樁開始施工，然后逐步向外推移。本項目采用跳打法進行施打，如圖2所示。

3.3造孔

造孔是保證施工質量首要環節，造孔應符合下列規定：

圖2　施打方法

（1）樁位定位放樣：在樁位中心打入木樁（長30cm木方）。

（2）振沖器對準樁位，偏差應小于30mm。先開啟高壓水泵，振沖器端口出水后，再啟動振沖器待運轉正常后開始造孔。

（3）造孔過程中振沖器應處于懸垂狀態，要求振沖器下放速度小于或等于振沖貫入土層速度。

（4）造孔速度取決于地基土質條件和振沖類型及造孔水壓等，造孔速度宜為0.5～2.0m/min。

（5）造孔水壓大小視振沖器貫入速度和地基土沖刷情況而定。一般0.2～0.8MPa，造孔水壓大即水量大，返出泥砂多，水壓小，返出泥土少，在不影響造孔速度情況下，水壓宜小。

（6）造孔深度控制，造孔深度可以小于設計樁深300mm，這是為了防止高壓水對處理深度以下地基土的沖擊。在此造孔深度填料，振沖器帶著填料向下貫入到設計深度，并開始加密，減少水沖對下臥地基土的影響，即成樁深度與設計樁深相一致。對于軟淤泥、松散粉砂、砂質粉土、粉煤灰等易被水沖破環的土，初始造孔深度可小于設計深度300mm以上，但開始加密深度必須達到設計深度。

3.4清孔

造孔后邊提升振沖器邊沖水直至孔口，再放至孔底，重復兩三次擴大孔徑，并使孔內泥漿變稀，振沖孔順直通暢，以利填料加密。

3.5填料

向孔內傾倒部分石料壓底，然后用振沖器反插至設計標高后上提30～50cm，待達到加密電流和留振時間后，可依次向上分段加密，加密段長度應符合設計要求，控制在30～50cm。

3.6加密

加密是振沖碎石樁處理地基關鍵環節，加密方式如下：

本段采用加密電流、留振時間、加密段長度綜合指標法，采用這三種指標作為加密控制標準可使加密質量更具保證。加密效果與加密電流值大小有關，也與達到該電流值的維持時間長短有關，留振時間即是保證達到加密電流值延續的時間。在相同加密電流和留振時間條件下，加密段長度大小對加密效果起著關鍵作用，加密段長度短效果好，加密段長度大效果差。留振時間宜為5～15s，加密段長度宜為200～500mm，加密水壓宜為0.1～0.5MPa，75kW振沖器宜為70～100A。

3.7開槽挖土鋪褥墊層

樁體施工完畢后，應將頂部預留的松散樁體挖除，可采用挖掘機挖除，樁間土留200mm保護土層，采用人工挖除。如無預留應將松散樁頭壓實。隨后鋪設級配碎石墊層并壓實。壓實系數要求達0.94～0.97。

4　施工經驗總結

4.1密實電流與留振時間問題

用振沖碎石樁處理軟土地基主要起到置換軟土和排水通道的作用，以此來提高復合地基承載力，在施工過程中不應過分擾動樁周軟土。如盲目增長留振時間，會使樁徑增大，同時也會過分擾動樁周土，極易發生串樁現象，對復合地基承載力提高作用不大，反而大大的增加了碎石用量，導致成本升高，如果發生串樁反而降低了相鄰樁的承載力。

（1）留振時間

①留振時間不能低于5s，也不宜超過20s；

②砂層中留振時間宜為5～10s；

③粘性土類要分以下幾種情況，若處理軟塑～流塑狀態粘性土，留振時間宜為5～8s，若處理可塑～硬塑狀態的粘性土，留振時間宜為10～20s。

（2）密實電流

對于密實電流問題，相關規范中均規定密實電流由現場試驗確定。因此現在振沖樁設計時對密實電流的控制沒有統一的標準，差別很大。從施工情況來看，碎石樁樁身強度的提高同密實電流關系最大。一般而言，密實電流增大，在其它條件相同時，樁體密實度提高，樁體強度也就增大，對于軟土地基而言，樁周土的約束是有限的，因此盲目增大密實電流，只能擴大樁徑，增大碎石用量，而擠入樁周土的碎石與樁周土混合形成的混合體并非真正意義上的碎石樁，因其中含有大量軟泥，對提高復合地基承載力意義不大，只能造成經濟上的浪費。施工中，需要根據軟基情況，在實際中通過試樁確定。一般而言，密實電流采用振沖器空載電流加不小于45A電流。

4.2樁徑確定問題

振沖碎石樁靠振沖器的水平振動力振擠填料及周圍土體而形成碎石樁體，事實上由于樁間土在豎向上有不同的分層，其約束力差別很大，因此使用同一參數制樁時，在不同深度上其樁徑是不相同的，甚至局部位置相差很大，同時使用振沖法處理軟弱地基的目的就是使地基在水平和垂直方向上強度趨于均勻，因此不能按設計樁徑要求樁體全部斷面均不小于設計值，而是通過振沖法處理，使承載力較高的地層中樁徑較小，承載力較低的地層中樁徑較大，從而在保證填料量和樁體密實度的前提下控制單樁的平均樁徑不小于設計值。

單樁填料量的計算不能僅依據松散石料的體積進行，實際上石料在松散堆積和密實狀態下的差別較大，參照設計文件，必須使用松散石料計量時單樁最小填料量按下式計算：

Q=（kπd2L）/4

式中：d——為設計樁徑；

L——為設計樁長；

K——為密實系數，最小值取1.2。

5　優化建議

通常振沖碎石樁的上部受樁周約束力的影響無法振密，因此設計文件在設計時通常設計1～2m的保護段，在振沖碎石樁施工完成后將保護段挖除，造成了經濟上的浪費和工序上的交叉作業。

建議將振沖碎石樁和強夯聯合處理含水量較大的軟粘性土地層，效果較好，碎石樁置換了軟弱地層，同時給強夯提供了良好的排水通道，而強夯既夯實了樁間土，又增加了樁體密實度，因此建議采用強夯夯實樁頭上部1～2m，可不設置樁頭保護段，因此將節約大量施工費用。

以我天府新區貨運項目K0+186～K0+328段碎石樁處理為例。碎石樁樁間距1.5m，樁徑1.0m，處理面積9495㎡，共有樁基4997根，按最低1.0m保護段，碎石樁單價110元/m計算，處理費用近50萬元，若采用強夯處理則僅需不到10萬元，可節約40萬元左右。

6　結束語

碎石樁在軟土地基處理中，應用較為廣泛，但施工參數在相關規范和設計文件中，往往給定不明，不利于成樁質量的控制。本文總結了振沖碎石樁在復合地基應用中的相關經驗，并就節約成本提出優化建議，對提供碎石樁施工過程控制、質量控制以及節約成本提出建議，給類似施工提供參考，如有不妥之處敬請批評指正。

[1]龔曉南.地基處理手冊（第3版）[M].中國建筑工業出版社，2008.

[2]黃浩峰，蔣祖浩，鄧敬友.淺談振沖碎石樁處理軟土地基的幾個問題[J].西部探礦工程，2004（07）：29～30.

[3]張彥鵬.振沖碎石樁施工的幾點體會[M].河北勘察，1994.

U416.1

A

1673-0038（2015）23-0269-02

2015-5-23

黎浩（1988-），男，湖北武漢人，助理工程師，本科，從事路橋施工工作。

劉振（1987-），男，湖北武漢人，助理工程師，本科，從事路橋施工工作。