碎石桩处理软土地基施工技术分析

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1、碎石桩处理软土地基施工技术分析摘要：在公路施工中经常遇到软土地基处理，碎石桩在处理软土地基施工中得到广泛运用，该文通过施工实例介绍振管碎石桩施工的原理及施工方法。关键词：碎石桩处理软土地基1.加固机理在我国的很多地区广泛分布着软弱土层。软土地基的特点是含水量大、压缩性高、抗剪强度低、透水性差。处理方法有排水疏干法和置换法。粒料桩对地基土既具有置换作用，又兼有排水固结作用。粒料桩是用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石、砂砾、砂等散粒材料挤压入土孔中，形成的大直径密实桩体。粒料桩施工分为湿法施工（振冲法）及干法施工（沉管法）。

2、粒料桩和周围土体组成复合地基，共同承担荷载作用，复合地基中，粒料桩主要有三种作用：桩柱作用、垫层作用和竖向排水作用。1.1桩柱(应力集中)作用1粒料桩的压缩模量明显地比其周围的软粘土大，因而地基中的应力随着地基的变形逐渐集中到桩体上，土负担的应力相应减少，从而减少了固结沉降。这就是应力集中作用。1.2垫层（应力扩散）作用粒料桩依靠周围土体的侧限阻力保持形状并承受荷重，承重时，桩体产生侧向变形。因此，附加应力不但自上而下地传递，同时也通过桩体的侧向压力传递给周围土体，。粒料桩和周围土体一起组成一个刚度较大的人工垫层，使附加应力向四周扩散，减

3、少了不均匀沉降，这就是应力扩散作用。1.3竖向排水体作用如果在选用碎石桩和砂桩材料时考虑级配，所制成的粒料桩在粘土地基中形成一个良好的排水通道，它能起到排水砂井的效果，大大缩短了孔隙水的平均渗透路径，加速软土的固结。因此，散粒的桩料不应使用单一尺寸的粒料。2、适用条件在软粘土地基中，粒料桩与周围粘土共同组成复合地基，而地基中应力按材料变形模量进行重新分配，因此大部分荷载将由粒料桩所承担。粒料桩承受荷载后产生径向变形，并引起周围粘性土产生被动抗力。如果软粘土的强度过低，不能使粒料桩得到所需的软粘土的径向支持力，那么就达不到加固的目的。1因此

4、，天然地基抗剪强度的大小是形成复合地基的一个关键因素。故粒料桩适用于不排水抗剪强度不小于20KPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。3、施工工艺现以我处施工的京珠国道主干线新乡至郑州段高速公路工程项目为例说明。3.1工程概况京珠国道主干线新乡至郑州段高速公路工程地处黄河冲洪积平原,沿线分布着广泛的稻田区，上部浅层地基土皆为第四系全新统黄河冲洪积层及新近沉积土，以低液限粘土为主，呈互层状结构，工程性质较差。地基土容许承载力在90~110KPa范围内。地基土多为饱和粉细砂及中细砂，易液化；上部土层以低液限粘土、低液限粉土及粉细砂为主，粘

5、性土一般为软塑—流塑状，粉细砂为松散—中密状，局部夹淤泥质土，含有机质，其含水量高、强度低，压缩性高，为软弱土，易使路基产生过大变形及沉降，软弱土层厚度为3.0~16.0m之间。3.2处治设计方案1针对管段内工程地质条件，液化土层和软弱土层都较厚、较深，地下水位较浅，路基填土高度等具体情况，对于软土深厚的高填方路段或施工期间不稳定及桥（涵）头过渡段均采用沉管碎石桩进行处治，桩长为8.0~10.0m长，桩径为50cm，间距1.4~1.8m，按正方形进行布置。本合同段共有碎石桩4.5万余根，计39.2万延米。3.3材料要求填料采用2.0~5.

6、0cm级配的未风化碎石，要求含泥量不大于5%。3.4机具设备采用KS-45型振动沉管打桩机，沉管为8~12m的无缝钢管，管径50cm，桩尖为四瓣活瓣叶，管壁厚15mm，上部有加料口；振动锤（激振力为45KN）；50KN卷扬机1台；装碎石料斗；另配小翻斗车等机具。3.5施工工艺碎石桩的施工一般采用“由里向外”顺序，因“由外向里”的施工常常是外围的桩都加固好后，再施工里面时就很难再进行挤振；在地基强度较低的较粘土中也可采用“间隔跳打”的施工顺序以减少对地基土的扰动。施工程序为：清理平整场地测量定位桩机就位沉管沉入设计深度加料拔管桩管反插下压1

7、拔管移至下一桩位继续施工。3.5.1施工前，先进行场地整平，清除障碍物，场地低洼处用粘土回填夯实，不得用杂填土回填；若地表强度很低，可铺上一定厚度的垫层，以利施工机械行走。3.5.2通过现场试验确定主要技术参数沉管电流值（正常/硬土）45~60A密实电流值60~70A沉管提升速度1.2m/min反插次数8~12次留振时间20~30s填料量0.245m3/m3.5.3测量定位对整平后的地面进行高程测量，按设计图用小桩标出碎石桩的现场位置，桩位偏差不大于2cm。桩设计直径50cm，桩间距采用1.4m、1.6m和1.8m，桩与桩之间按正方形布置

8、。3.5.4沉管打桩机就位启动卷扬机、电机，使振动锤与沉管以1~2m/min的速度在土层中徐徐下沉，直至达到设计沉管深度。3.5.5填料振冲1采用逐步拔管法。往沉入土层的沉管填满碎石后，启动振