湖北鄂州機(jī)場(chǎng)軟土地基碎石樁加固效果分析

金敏 劉庭榮 劉愛軍 武航

（1.中鐵北京工程局集團(tuán)有限公司，北京 102308；2.中國(guó)民航大學(xué)機(jī)場(chǎng)學(xué)院，天津 300300）

0.引言

近年來各研究學(xué)者對(duì)碎石樁加固軟土地基效果進(jìn)行了大量研究，徐俊[1]等通過有限元模擬碎石樁聯(lián)合塑料排水板處理軟土地基的加固效果，并結(jié)合成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)軟土地基實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出聯(lián)合處理方法相比單一處理方法的優(yōu)越性；張略[2]通過對(duì)碎石樁技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，分析了碎石樁復(fù)合地基的地基承載機(jī)理，總結(jié)了碎石樁在軟土地基中的應(yīng)用過程；謝全福[3]對(duì)某高速公路軟土地基碎石樁處理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)碎石樁質(zhì)量和效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，總結(jié)出現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)并對(duì)單根樁成樁時(shí)間等施工參數(shù)進(jìn)行了分析；許少雄[4]以廈門某工程為例對(duì)振動(dòng)沉管碎石樁加固軟基的施工過程及設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了介紹；劉長(zhǎng)茂[5]通過對(duì)某公路工程的碎石樁加固軟基工藝進(jìn)行了研究分析，驗(yàn)證了碎石樁對(duì)軟土地基的適用性。

本文將以湖北鄂州機(jī)場(chǎng)軟土地基處理項(xiàng)目為背景，對(duì)碎石樁在深厚軟基處理中的成樁質(zhì)量進(jìn)行分析，為軟土地基處理提供經(jīng)驗(yàn)。

1.工程概況

走馬湖水系綜合治理工程（機(jī)場(chǎng)配套工程）位于鄂州市燕磯鎮(zhèn)（包括走馬湖、螺絲徑湖等水面區(qū)域），是保障航空都市區(qū)和未來鄂州機(jī)場(chǎng)防洪安全的基礎(chǔ)性工程，主要工程內(nèi)容為對(duì)湖區(qū)進(jìn)行土石方填筑及處理湖區(qū)軟土等。2標(biāo)段擬建場(chǎng)地區(qū)域的花馬湖湖區(qū)湖底高程多在13.70m～14.80m、水深多在1.50m～2.40m，場(chǎng)地填筑前要抽水清淤進(jìn)行地基處理。

2.工程地質(zhì)條件

碎石樁處理地層主要為新近湖塘基層，淤泥（地層代號(hào)②-1）：灰褐～灰黑色，呈飽和、流塑狀態(tài)，承載力極低，高壓縮性，浮于湖底之上，由散粒粉砂、粉土夾淤泥組成，局部富含有機(jī)質(zhì)，屬極軟土，具流變性，有腐臭味，不成形，可隨湖水飄移。

淤泥（地層代號(hào)②-2）：灰褐色，飽和，呈軟～流塑狀態(tài)，承載力極低，高壓縮性，具流變性，含有機(jī)質(zhì)，有腐臭味，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

淤泥質(zhì)粘土（地層代號(hào)②-3）：灰～褐灰色，飽和，呈流塑狀態(tài)，承載力低，高壓縮性，含有機(jī)質(zhì)、腐植物及少量云母片，層中不均勻夾有薄層稍密狀態(tài)的粉土，無(wú)搖振反應(yīng)，切面光滑，干強(qiáng)度中等，韌性高。

3.碎石樁地基處理

應(yīng)用于軟土厚度較大（處理厚度大于4.5m），不易清除的填方邊坡區(qū)域，其處理截面如圖1所示。施工時(shí)應(yīng)先設(shè)置圍堰，疏干積水，清除浮泥層后采用振動(dòng)沉管碎石樁處理，坡腳外擴(kuò)5.0m。碎石樁直徑0.6m，間距1.3m×1.3m，正方形布置，樁長(zhǎng)穿過軟土層(淤泥及淤泥質(zhì)黏土）進(jìn)入下部硬土層不小于0.5m（樁長(zhǎng)5.5m～16.5m），碎石粒徑為2cm～6cm，不均勻系數(shù)Cu≥5，曲率系數(shù)Cc=1～3，含泥量不大于5%，抗壓強(qiáng)度不低于30MPa，軟化系數(shù)不應(yīng)小于0.7，且耐崩解性能要高。

4.碎石樁施工技術(shù)要求

（1）施工前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝試驗(yàn)，工藝性試樁的數(shù)量不應(yīng)少于6根，當(dāng)成樁質(zhì)量不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)后，重新進(jìn)行試驗(yàn)。（2）樁定位偏差不超過5cm，垂直度偏差不超過1%。（3）采用振動(dòng)沉管法施工，宜選用平底型活瓣樁靴，沉管困難時(shí)可采用尖錐型活瓣樁靴。（4）應(yīng)嚴(yán)格控制成樁速度，拔管宜在管內(nèi)灌入碎石料高度大于1/3管長(zhǎng)后開始。拔管速度應(yīng)均勻，不宜過快，宜控制在1m/min，每拔管達(dá)到1.5m向下反插深度不小于30cm至穩(wěn)定電流，在距離地表2m范圍內(nèi)，反插深度不小于50cm。（5）樁孔內(nèi)的填料量，估算時(shí)可按設(shè)計(jì)樁孔體積乘以充盈系數(shù)確定，充盈系數(shù)不小于1.2。（6）碎石樁的施工順序宜從中間向外圍或隔排施工。（7）應(yīng)做好每根樁的成樁記錄，包括樁序號(hào)、樁位坐標(biāo)、沉管起止時(shí)間、沉管深度、拔管起止時(shí)間、密實(shí)電流、反插次數(shù)、碎石灌入量、充盈系數(shù)及其他特殊情況。

5.碎石樁質(zhì)量檢測(cè)

5.1 質(zhì)量檢測(cè)要求

碎石樁施工完成后3d、21d對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

在碎石樁試樁施工完成后第21d，采用DYLC-P20履帶式靜力觸探設(shè)備對(duì)碎石樁密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)桿長(zhǎng)修正后的重型動(dòng)力觸探檢測(cè)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8擊。

5.2 檢測(cè)結(jié)果分析

抽取5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)樁位對(duì)齡期3d的碎石樁動(dòng)力觸探結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)樁位檢測(cè)結(jié)果最小值均為1.0擊/10cm，最大點(diǎn)位檢測(cè)結(jié)果為5.5擊/10cm，5個(gè)點(diǎn)位平均值為4.4擊/10cm；抽取3個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行21d齡期碎石樁動(dòng)力觸探結(jié)果檢測(cè)，最小值為3.0擊/10cm，3個(gè)點(diǎn)位檢測(cè)中平均值最小為8.2擊/10cm，平均值為10.3擊/10cm。

由上述結(jié)果分析可知，齡期為3d的碎石樁由于成樁時(shí)間較短，質(zhì)量還未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。齡期達(dá)到21d后，碎石樁質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)樁位動(dòng)力觸探結(jié)果最小值均大于等于3，平均值均大于8，因此根據(jù)試樁施工及檢測(cè)情況，設(shè)計(jì)碎石樁施工參數(shù)滿足現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量要求。圖2為試驗(yàn)樁點(diǎn)位動(dòng)力觸探結(jié)果隨深度的變化曲線。

圖2 動(dòng)力觸探結(jié)果

由圖2可知，在深度0m～2m內(nèi)，動(dòng)力觸探擊數(shù)為逐漸增大的趨勢(shì)，2m深度以下開始逐漸減小，在8m深度左右達(dá)到最小值，然后隨著深度繼續(xù)增大，且其余2個(gè)點(diǎn)位動(dòng)力觸探結(jié)果變化規(guī)律與圖2一致，最小值均不小于3，證明了碎石樁加固軟土地基的試驗(yàn)可行性。

6.結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)施工過程嚴(yán)謹(jǐn)，能夠按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行完整的碎石樁打設(shè)，驗(yàn)證了碎石樁施工過程的可行性。

（2）根據(jù)試樁施工及檢測(cè)情況，碎石樁施工參數(shù)（碎石粒徑2cm～6cm，不均勻系數(shù)Cu=1-3，含泥量不大于5%,抗壓強(qiáng)度不低于30MPa，軟化系數(shù)不應(yīng)小于0.7，且耐崩解性能高）滿足現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量要求，成樁21d齡期后重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，最小值均不小于3。