振冲碎石桩在软土地基中的应用
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中图分类号：U4 文献标识码:A 文章编号：1007-0745（2013）09-0029-01
摘要：振冲碎石桩是处理软土地基较为有效的方法，可以有效的提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的问题，从根本上提高地基施工的质量，本文就振冲碎石桩在软土地基中的应用进行了相应的探讨。
关键词：碎石桩 软士地基 应用
软土地基天然含水量高，天然孔隙比小，压缩性高，不排水抗剪强度低，渗水系数小，牯度系数低。具有在荷载作用下，沉降速度快而不均匀的特点。因此为提高软土强度，防止道路开裂和滑移，必须采取适当的方法进行处理加固。振冲碎石桩是近几年发展较快的一项处理加固软土地基的实用技术。其原理是在地基土中借助振冲器成孔，振密填料置换，形成一群碎石桩体，与原地基土一起构成复合地基，使其排水性能得到很大改善和加速土层固结，使承载力提高，沉降减少。
一、振冲碎石桩法地基处理原理及施工工艺
振冲碎石桩是通过振冲在地基中设置碎石桩加固地基的一种地基处理方法。振冲碎石桩是在砂土及黏性土地基中利用振动和水冲就地振制的碎石桩，是一种快速加固地基土的有效方法。振冲法加固后的地基土能满足承载力和变形的要求及抗液化的要求，制成的碎石桩是一个良好的排水通道，可降低该地区发生地震时的超孔隙水压力。因此，振冲碎石桩复合地基处理方法自引入我国以来，在工业、民用建筑和水利交通工程地基加固方面得以迅速推广，取得了良好的效果。
二、地基处理方案的选定
软弱土层的处理主要是解决地基土的液化问题，可以采取开挖换填、用振冲碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩等加固方法。由于路基两侧为良田，附近无弃土场，又缺乏水泥粉煤灰碎石桩施工经验，最后决定采用振冲碎石桩加固法。振冲碎石桩加固法有如下优点：(1)成孔过程成孔过程中，使桩位处土向四周挤压，使其周围土的密度增大，灌入碎石并振动时，周围土的密度再次加大，从而使桩间土得到加固。(2)碎石桩碎石桩是地基中一个良好的排水通道，它能起到排水砂井的作用，且可大大缩短孔隙水的水平渗透途径，加速土体的排水固结，使沉降稳定加快。(3)密实的碎石桩密实的碎石桩占据了同体积的土置，起到了局部置换作用，与被挤密的同形成复合地基，提高了土体的抗剪强度及其整体稳定性。
三、挤密加固机理
振冲碎石桩是以振动沉管方式挤土造孔，分层填加桩料并振实成桩，其加固机理为对土进行置换及挤密，促进排水固结从而提高复合地基的承载力。(1)挤密作用在成桩过程中桩管对周围砂层产生很大的横向挤压力，桩管体积的碎石挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层L隙比减小、密实度增大。(2)排水降压作用碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石(卵石、砾石)和粗砂等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降压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。(3)砂基预震效应碎石桩在成孔及成桩时，振动锤的强烈振动，使填人料和地基土在挤密的同时获得强烈的预震，对砂土增强抗液化能力是极为有利的。复合土层起垫层作用，垫层将荷载扩散使应力分布趋于均匀，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。
四、振冲碎石桩的施工
施工前除放线定桩位和布置排水系统外，还要把地表硬物挖除并通过试桩确认施工技术参数。碎石桩施工：吊车就位后徐徐吊起振冲器，让振冲器尖端对准桩位，注入高压水，启动振冲器使其在压力冲击作用下以均速在土层中徐徐下沉，竖直贯入至设计深度时，再将振冲器往上提至孔口，重复上述步骤l～2次。造孔完毕后，振冲器停留在设计加固深度以上300～500mm处，借循环水使孑L内泥浆变稀，进行一次清孔排浆。清孔后采用“间断填料法”。循环上述工序，自下而上分段把桩体挤密直至孑L口，以完成制桩过程。本工程因桩距较大碎石桩施工采用“一边推向另一边”的顺序，完工后按设计要求加铺碎石垫层。
五、施工工艺及注意事项
施工前，应清除流塑状淤泥，铺设0．5m厚的石屑临时垫层，整平场地，以便施工机械进场。垫层应严格控制粒径，以免无法进行成孔。然后放线定出孔位。施工顺序应从左到右，先边部后中部，便于复合地基土体固结程度随时间延长不断深入。施工时要注意水、电、料三者的控制。水要充足，但水量不易过多，以防把填料回出流走；电主要是控制振密过程中的密实电流；料要注意加料不得过猛，原则上要勤加料，但每批不宜加得太多。碎石应采用不风化石块，粒径20～80mm，含泥量不得大于5％，完工后加铺50cm厚的碎石垫层，以利于排水。施工工序：清淤排水、整平场地一铺设垫层并碾压一放样定孔位一启动水泵振冲器一振冲器下沉至设计深度一记录电流、电压及深度一振冲器提至孔口一往孔口缓慢倒第一批碎石一振冲器下沉振密一重复往孔口倒碎石并振密直至孔口在正式施工前，先进行试桩，初步得出本场地碎石桩施工参数等，特别是要得出桩底超过淤泥层时的振冲器工作特性，如电机工作电流等，试桩根数一般不少于3根。
六、地基处理技术展望
近20年来，我国地基处理技术发展很快，主要表现在各种地基方法得到应用和普及，涌现了许多从事地基处理施工的专业化队伍。展望地基处理技术的发展，随着综合国力提高，地基处理施工机械将会有较大的发展，各种工法的施工能力有较大的提高，将促进地基处理水平的提高。当前地基处理的发展新水平，反映在处理机械、材料、设计计算理论、施工工艺和现场监测技术的整体水平与多种地基处理方法的综合应用能力。
七、结语
选择软弱地基处理方案时，应根据工程地质情况因地制宜，对技术、质量、经济及施工进度等方面进行综合比较，以确定最佳的地基处理方法。实践证明，碎石桩对地基具有较好的振密、挤密和排水效果，工期短，节约投资。
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