市政工程中軟弱地基的處理方法分析

李 博

（ 中建市政工程有限公司，北京100073）

1 概述

碎石樁是在軟弱地基中， 利用已有的樁通過振動的方式將碎石沖擊至樁體， 在孔徑中形成密實的樁體。 對于在市政工程中，工期要求短、施工質量要求高的情況下，利用碎石樁的方式能夠很好的解決軟弱地基的問題，同時在原有地基中由于水分含量大、強度低等特性，碎石樁能夠解決的同時還能強化地基的承載力， 減少地基沉降。 對于市政工程中軟弱地基利用碎石樁進行處理，還能夠提高地基基礎的抗剪能力，在市政工程中起到防止土體滑坡的作用。

2 碎石樁地基處理分析

碎石樁在處理軟弱地基中，利用碎石與周圍砂石結合，在經過振動處理，形成碎石樁體。 樁體在振動后形成擠密結構，孔隙率和含水量相應減少，并且通過蜂窩狀的結構，使得土顆粒之間密實，樁體的密實度有效提升。 在市政工程中，由于城市地下土層多位不飽和黏土，密度較大，承載能力較小，在受到荷載的作用下就會發生破壞，利用碎石樁的結構能夠很好的改善地基結構，對結構的整體性起到了關鍵作用。

2.1 碎石樁地基處理應力分析

碎石樁主要是改善軟弱地基應力狀態， 對在荷載情況的地基進行加固。 在上部荷載不斷增加時， 荷載經過土層向地基傳遞，在樁體承擔荷載的同時，土體同時受到荷載作用，此時土體受到荷載水平較低。 在上部荷載再次增加， 荷載由均布荷載轉變為集中應力，在樁體上承擔更大的荷載，有的地基結構出現偏心（ 小偏心）受壓，樁體受到彎矩逐漸增大，而土體承受的壓力相應減少。 當時應力增到一定數值后，樁體出現塑性變形，樁體和土體之間承受土壓力值n 相對應減少，應力比值出現平穩狀態，當荷載超過臨界數值，n 值變化趨勢不大，應力分布保持平穩狀態。 根據計算可知，在原位土的承載能力較低時，n 值較小，當原位土的承載能力較大時，n 值對應的較大，這就給碎石樁改良地基處理提供了應力依據，由此可以計算出碎石樁處理的應力變化范圍。

此外，對于碎石樁的長度也需要根據n 值進行測定，當碎石樁的長度增加，n 值就會相應提高，當樁長到達一定的臨界值，n 值變化的趨勢不明顯，由此可以推斷出，當n 變化變小，甚至不變時，為樁長的最佳情況，可以為地基加強提供依據，也能控制施工成本。 對于樁體的加載時間，根據加載的力度和時間不同，樁身發揮的作用不同。 當樁體固結后，樁體和土體共同承擔土壓力，固結一段時間后，樁體出現了蠕變，樁土壓力值n 也會相應變化，趨勢為增大，但是到達一定范圍后，n 值不變，樁體的固結完成，達到設計強度。

2.2 碎石樁地基處理應力

2.3 沉降分析

軟弱地基除了承載力難以滿足設計要求以外， 在使用中會出現沉降。 在現有很多市政工程中，地基在使用幾年后出現了不均勻的沉降，短期導致路面不平，利用簡單的修補措施能夠保證路面的使用，但是長時間以后，沉降難以控制，最為直接是路面出現破壞，外部液體對路面內的鋼筋造成腐蝕，嚴重影響路面的使用功能。 在考慮處理軟弱地基時，必須考慮到使用碎石樁后路基沉降問題，在地基加載后，基底出現快速沉降，這種瞬間沉降主要是地基的夯實度不夠， 在出現軸向的變形后，樁體出現塑性變形，逐漸地基土因為荷載情況，發生擠壓變形，孔隙水在這個階段被擠壓滲透，最終碎石和土層共同沉降，最終達到平衡狀態。 在分析沉降中，主要考慮的是碎石樁的彈性模量，彈性模量曲線計算樁體加壓荷載的數值，保證在加壓曲線中，荷載提高后沉降變化值趨于穩定。

3 碎石樁地基處理參數分析

碎石樁地基處理在使用中有其獨有的優越性， 但是在具體分析中存在很大的差異， 主要的差異表現在改變樁體的參數，加固的效果就會發生很大的變化，通過調整參數的方式，能夠對市政工程施工帶來一定的參考。

3.1 沉降量變化情況

在市政工程施工中， 需要考慮到樁體的穩定性同時還要考慮到設計和施工的成本，沉降的問題在施工中普遍存在，利用參數的調整，在合理的區間內，既能控制樁體出現大的沉降，又能控制施工的成本是研究的重點。 以某市政路基工程為例，在土層為軟弱地基時，利用碎石樁進行加固，樁身的直徑分別取300cm、500cm、700cm，在同樣的施工環境中測量路基沉降。

可以看出，在路堤填筑過程中，累計沉降量的變化趨勢基本一樣。 但是當樁徑為0.3 m 時，累計沉降量增加的速度比較快;而當樁徑為0.7m 時，累計沉降量增加的速度比較緩慢。 當填筑高度H=15m 時，0.3m 樁徑碎石樁處置的軟土地基的累計沉降量為485mm，0.5m 樁徑的累計沉降量是339mm，0.7m 樁徑的累計沉降量是259mm。 由此可以發現，在路堤填筑的初始階段，累計沉降量的差別比較小，隨著路堤填筑的增加，不同樁徑處置的軟弱地基的累計沉降量差別逐漸變大。

3.2 樁間距導致沉降變化情況

樁間距的變化，會引起置換率的變化，并且直接關系到處理的結果和經濟效益。 對碎石樁的樁間距進行調整。 規范明確規定，相鄰樁間凈距離不應大于4 倍樁徑。本文采用0.5m 樁徑，樁間距S 分別取為1.5m， 2.0m 和2.5m。

不同樁間距處置的軟弱地基在填筑過程中所產生的累計沉降量是不一樣的。 不同樁間距處理的軟弱地基，累積沉降量均是隨著填筑高度的增加而增加， 變化趨勢基本一致。 樁間距比較大的，隨著填筑高度的增加，累計沉降量變化的速度比較快；樁間距小的，隨著填筑高度的增加，累計沉降量增加的速率較小。 1.5m ，2.0m 和2.5m 樁間距的累計沉降量分別為339mm，386.2mm，426.27mm。

軟弱地基的模量比較小，碎石樁的模量比較大，處治軟弱地基時，碎石樁作為一種半剛性樁，在土體的圍箍作用下，碎石樁和樁間土共同承擔荷載， 增大了軟基整體性的模量。 故當碎石樁的樁徑和樁間距變化時，必將引起軟基整體模量的變化。

結束語

文中通過對碎石樁的使用原理進行詳細的分析， 在市政工程軟弱地基處理中，該處理方式有著廣泛使用，同時結合市政工程的特點，對樁體和土體結合受力的模式進行分析，在利用改變控制參數的方式，對樁體沉降、樁體間距變化的情況來分析碎石樁在改善軟弱地基中的作用，在今后的研究中，需要更加強化對碎石樁的研究，主要采用復合樁型的方式，共同作用于軟弱地基，提高地基處理的效率。