碎石桩加固松软地基工法

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1、碎石桩加固松软地基工法中铁五局二公司碎石桩加固松软地基工法一、前言在我国沿海及内陆地区广泛分布着软弱粘性土层及夹砂层。由这些土形成的地基在构筑物及外部荷载作用（列车、地震等）下会产生较大的沉降，而且沉降持续时间较长，这对工后沉降要求高的地基（如建筑物、台后过渡段等）很难满足。另外，对于松散的砂层，在地震等外部荷载作用下可能会发生震动液化，造成地基下沉量聚增，这对构筑物的使用来说是不安全的。秦沈客运专线设计要求台后过渡段工后沉降不大于8Cm。因此，在特大桥、大桥、中桥等台后过渡段均设置半刚性桩进行地基加固。碎石桩就是其中一种。碎石桩，

2、是处理软弱地基的一种经济、简单、有效的方法。对于松砂地基，可通过挤压、振动等作用，使松砂达到密实，从而增加地基承载力，降低孔隙比，减少建筑物沉降，并提高砂基抗震动液化的能力；用于处理软粘土地基，可起到置换和排水的作用，加速土的固结，形成置换桩与固结后软粘土的复合地基，显著地提高地基抗剪强度。这种桩施工机具常规，操作工艺简单，场地干净，可就地使用廉价地材，加速进度、降低工程成本，应用较为广泛。我二公司在秦沈客运专线A－14标段11.6Km的管段内，在赵屯中桥沈台（DK271＋487~+520）设计采用碎石桩加固。在一无施工经验，二无施

3、工机具的情况下，我公司引进外部设备，针对施工过程中出现的问题给以解决，不断完善工艺，在此基础上开发出本工法。二、工法特点1、本工法直接利用DZ－60型高效能振动打桩机为成孔设备，并利用其振动下压的作用使碎石桩桩体被挤密振密，使桩体起到置换与排水的作用。2、本工法针对松软砂粘土中砂夹层较厚的情况，试桩过程中曾试着用预制钢筋砼桩尖代替活瓣桩尖，但效果不甚明显，后仍采用施工方便的活瓣桩尖。3、本工法对地质条件尤其敏感，针对不同的地质条件，施工时不同桩段采用不同的施工参数来控制，且施工参数由现场试桩来确定。三、适用范围本工法适用于地下水位较

4、低的非饱和粘性土、素填土、杂填土和二级以上的非湿陷性黄土。对灵敏度高的软弱粘性土，当其天然结构受扰动破坏后，土的强度下降，压缩系数增大，压缩模量降低，短期内难以恢复，效果较差，不宜使用。四、工艺原理第10页共10页碎石桩加固松软地基工法中铁五局二公司不同的地质条件，其加固机理不相同。对松散砂土地基，疏松的单粒结构间孔隙较大，颗粒位置不稳定，在动载或静载作用下很容易发生位移，因而会产生较大的变形。特别是在振动荷载作用下（如地震、列车振动）更为显著，其体积可减小20％。所以，疏松的砂性土在未经处理的情况下不能作为建筑地基。碎石桩加固砂性

5、土地基的主要目的是提高地基土的承载力和变形模量，并增强抗液化性。其抗液化的加固机理有下列三个方面：1、挤密效应砂土在强烈的高频强迫振动下产生液化，并重新排列致密，且在桩孔中填入大量的粗骨料后，被强大的水平力挤入周围土层中，使砂土的相对密度增加，孔隙率降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能得以改善，使地基承载力大幅度提高，因此抗液化的性能得到改善。2、排水减压效应碎石桩桩内充填反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土产生液化，并加快地基的排水固结。3、预震效应

6、经试验，在一定的循环次数下，当两试样的相对密度相同时，要造成经过预震的试样发生液化，所需施加的应力要比施加未经预震的试样引起液化所需应力值提高46％。从而得出了砂土液化的特性，除了与土的相对密度有关外，还与其振动应变史有关的结论。在振动法施工中，振动器以每分钟1150次的振动频率，12.1m/s2的垂直加速度和400KN激振力沉入土中时，使填料和地基土在挤密的同时获得强烈的预震，这对砂土增强抗液化能力是极为有利的。对粘性土地基(特别是饱和粘土)，由于土的粘粒含量多，粒间结合力强，渗透性低，在振动力或挤压力作用下，土中水不易排走，所以

7、碎石桩不是使地基挤密，而是置换。由于碎石桩较桩周土的刚度大，而地基中应力按材料的变形模量进行重新分配，因此，大部分荷载将由碎石桩承担。这样，经碎石桩处理后，地基的沉降量自然比天然土的沉降量要小很多。成桩过程中，由于振动、挤压等扰动的原因，桩间土会出现较大的附加孔隙水压力，从而导致原地基土的强度降低。若土的灵敏度较高，则需在较长时间后才能恢复强度。如果在选用碎石材料时考虑级配，则所形成的碎石桩是粘性土地基中的一个良好排水通道，它能起到排水砂井的作用，且大大缩短了超孔隙水的水平向渗透途径，加速软土固结，使沉降稳定加快。由于碎石桩属于散体

8、材料桩，承受荷载后会产生径向变形，并引起桩周土产生被动抗力。如果粘性土的强度过低，不能提供碎石桩体足够的反力，桩体就会产生鼓胀破坏，这样将会影响加固效果。如果软弱土层很厚，桩体可不贯穿整个软弱层，这时加固的复合土层起垫层作用，从而提高