浅谈砂桩挤密法在处理软土地基中的应用

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1、浅谈砂桩挤密法在处理软土地基中的应用西安铁路局西安重点工程指挥部严冰摘要：近年来，随着铁路建设规模的飞速发展，路线的选择经常不可避免的穿越软土地区，因此软基的处理已成为普速铁路及客运专线设计及施工中急待解决的关键性技术问题。振动挤密砂石桩在处理软基方面有着相当广泛的应用，本文结合包西铁路通道（陕西段）工程实例，阐述了振动沉管挤密砂石桩在软基中的应用。关键词：软基振动沉管挤密砂石桩1前言软土属于第四纪后期海相、湖沼相等的粘性土沉积物或河流冲击物，有的属于新近淤积物。其天然含水量高、天然空隙比大、压缩系数高、抗剪强度低、渗透系数小，在荷载作用下，地基

2、承载力低，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，且沉降稳定历时长。它的这些特性使得部分铁路及高速公路不得不在营运中进行维修，造成巨大的经济损失。现行的软土地基处理方法有：排水固结法、振密挤密法、置换及拌入法、灌浆法、加筋法、冷热处理法、托换技术等。综述振动沉管挤密砂石桩法的应用、试验过程及效果，根据工程实际写成本文。2工程概况及场地工程地质条件2．1工程概况工程场地位于包西铁路通道（陕西段）DK276+300～DK316+210处。该段软土分布广泛且面积较大，拟采用振动沉管挤密砂石桩处理方案，桩长8.5m，桩径0.5m，桩距1.1m，按等边三角形布置。

3、复合地基综合检测采用如下方法：(1)现场原位荷载试验；(2)重型动力触探（N63.5）。2．2工程地质条件该场地地下水埋深0～3.0m，各层土的特性如下：（1）粉土：层厚0.3～2.5m，韧性低；（2）淤泥：厚层0.3～6.7m，饱和，软塑；（3）淤泥质粉土：厚层0.9～7.5m，饱和，稍密；（4）圆砾：揭露最大层厚3.6m，最大粒径7cm左右，一般为0.5～2cm，主要由石英岩、花岗岩组成，饱和，稍密～中密。软基在未处理前，通过检测知该处允许承载力仅85kPa，不能满足设计所需。为保证该地段工程构造物的安全与正常使用，需加固。3加固原理及加固方

4、案的确定3.1加固原理3.1.1挤密、振密作用：砂石桩在成桩过程中，桩管对周围桩间土产生很大的横向挤压力，同时桩管的振动能量以波的形式在桩周围土体中传播，引起桩周土体的振动、压缩。在两者作用下，桩周围的土体由较松散变为密实，孔隙比减小，密实度提高。3.1.2置换作用：砂石桩成桩后，就形成了砂石桩及桩间土共同组成的复合地基，由密实的砂石桩桩体取代了与桩体体积相同的软土，二者共同承担上部的荷载。因为砂石桩的强度和抗变形性能等均优于周围的土体，所以在等应变的情况下，刚度较大的砂石桩上的应力要比刚度较小的软土上应力大，所以形成的复合地基，不仅比原天然地基

5、的承载力大，而且沉降量也减小。另外砂石桩也有加筋的作用，可以增大地基抗剪强度。3.1.3加速排水固结作用：砂石桩是由反虑性极好的粗粒材料组成，其与上覆的碎石垫层共同作用，形成良好的竖向和横向的排水通道，可以快速有效的消散成桩时形成的超孔隙水压力。同时，砂石桩可以起到排水砂井的作用，可以大大缩短孔隙水的水平渗透路径，加速软土的排水固结，使得路基土的沉降稳定加快。3.2加固方案的确定因软基深度较大，地势平坦，面积较大，不易采用换填处理。经会审论证，决定采用振动沉管挤密砂石桩对其进行固结处理。砂石桩采用等边三角形满堂排列，全部同桩径、桩间距，要求穿透软

6、土层，进入下部持力层。施工结束后，在地基上铺设20厘米厚的碎石垫层，以加强路基排水。4振动沉管挤密砂石桩的设计与计算4．1砂石桩的设计参数4.1.1桩身材料的选择桩身材料选用砾石，颗粒范围5mm～60mm，级配良好的中粗砾，不均匀系数≥5，曲率系数1～3。4.1.2桩径、桩长桩径取50cm，桩长取8.5m。4.1.3桩位布置砂石桩采用等边三角形满堂布置，这样可使地基挤密较为均匀。施工采用从中心向外推进，隔桩跳打的顺序，这是为了减少桩间土向外的侧向变形限制、大面积土体的隆起、断桩以及连续施打可能造成的桩径被挤扁或缩颈等现象的出现。具体桩位布置与施工

7、顺序见图1。4.1.4桩间距初步设计时，由天然孔隙比eo，要求达到的孔隙比e1，根据下列公式计算出砂石桩的桩间距s:式中，ξ为修正系数，考虑振动下沉密实作用时，取1.1～1.2；不考虑振动下沉密实作用时，取1.0；d为砂石桩的直径。根据试验数据和设计图纸，计算的间距为：s=1.1m。4．2复合地基的有关参数计算4.2.1桩土面积置换率mm=d2/de2式中：d-砂石桩直径，d＝0.5m；de-等效影响圆直径，根据桩的布置图形，de＝1.05s＝1.05×1.1＝1.155m；故：m=0.52/1.1552=0.1874.2.2桩土应力比n一般n＝

8、2～4，设计时根据本标段天然土的不排水抗剪强度Cu值和相关的设计规范，取n＝2。4.2.3单桩极限承载力[б]桩=20×C软/K；C软－