・ｌ１２・ 第３７卷第６期 ２ ０ １ １年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏｌ＿３７ Ｎｏ．６ Ｆｅｂ． ２０１１ 文章编号：１００９－６８２５（２０１ １）０６－０ｌ １２—０２ 碎石桩在公路软基处理中的应用 谌海涛 葛 健 苏常俊 摘要：对采用碎石桩处理的软基进行了分析，指出其在软土中可以起到加固、排水、减少沉降、提高地基承栽力的作用， 结合ＪＧＪ ７９－２００２建筑地基处理技术规范，介绍了碎石桩在公路软基加固中的应用及施工注意事项，以指导实践。 关键词：碎石桩，软基处理，承载力，加固机理 中图分类号：Ｕ４１６ 文献标识码：Ａ 软土是指在滨海、湖泊、谷底、河滩、沼泽上沉积的天然含水 桩孔内充填反滤性好的粗颗粒，在地基中形成渗透性能良好的人 量高、空隙比大、压缩性强、抗剪强度和承载力低的软塑～流塑状 工竖向排水通道，能有效的防止砂土、粉土产生液化，加快地基的 态的细粒土…，例如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘 排水固结。３）预震作用：在成孔和成桩时，振动锤的强烈振动，使 性土、粉土等。由于以上软土的特性，从而导致路堤因沉降量过 填料和地基土在挤密的同时可获得强烈的预震作用，对砂土、粉 大或地基承载力不足而破坏。因此要保证公路路基稳定首先就 土增强抗液化能力是极其有利的。得进行软基的固结处理。碎石桩就是一种相对有效的办法。 １．１．２ 对粘性土的加固机理 １碎石桩概述 碎石桩加固粘性土地基的主要目的是提高地基承载力、减少 提高土的抗剪强度、增强地基的稳定性。 碎石桩是指采用振动、冲击或水冲等方式在地基中成孔后， 地基沉降、１）置换作用：对于粘性土地基，由于土的粘粒含量多，粘粒间 在将碎石挤压入已成的孔中，形成大直径的碎石所构成的密实桩 体［２ ３。 结合力强，渗透性低，在挤压力的作用下土中水不易排走，因此碎 石桩的作用不是地基挤密，而是置换。２）排水作用：在粘性土中 形成一个良好的排水通道，起到排水砂井的作用，且加速了软土 １．１碎石桩的作用机理 １．１．１ 对可液化砂土、粉土的加固机理 １）挤密作用：在桩成的过程中桩管对其周围的砂土、粉土层 的排水固结，使沉降稳定地基得以加固。３）加筋作用：对于浅层 软弱土层，碎石桩可以贯穿整个软弱土层，深到相对硬层，桩体在 产生很大的横向挤压力，桩管体积的土挤向桩管周围的土，使其 周围的图层孔隙比减小，密实度增大。２）排水作用：加固砂土时， 荷载作用下主要起应力集中作用，从而使软土分担的荷载相对减 处理。并按要求，每振动碾压两遍进行一次密实度检测，停止碾 数据统计分析表明，松铺厚度选用３０ ａｍ，先静碾２遍后再弱振 压后，测量各相应测点高程，计算压实厚度。测试数据经统计整 ３遍，再静压３遍后（水泥改良土延迟时间的最大干密度）检测压 理后见表３。试验中，当压实系数达到设计要求的０．９５时，地基 实系数即可达到Ｋ≥０．９５的设计要求（见表３）。即使增加碾压 系数＾ 和动态变形模量Ｅ 都超过了设计要求。 表３水泥改良土施工控制虚铺厚度及含水量试验数据统计表 测试项目 编 遍数也无济于事，反而会破坏板结后的压实层，所以合理的振动 碾压遍数为先静碾２遍后再弱振３遍、再静压３遍。 ４结语 动态变形 模量 号 虚铺层 压实 振动碾压 压实厚 松铺 含水量 压实 地基系数 ￣－／ｃｍ 机具 方Ｋ／遍 幻ｃｍ 系数 ｎＩ／％ 系数 ＭＰａ／ｍ ，对于试验所选用的性质类似的水泥改良土，使用ＹＺ２２０ＪＢ压 路机或具有相似压实能力的振动压路机，要使碾压达到规定，路 基施工可采用的工艺参数为： １）改良土用作路基填筑，摊铺厚度宜选用３０ ｃｍ；混合料中不 Ａ 静压２ ｌ５．２ ８９．３ ３０ ＹＺ２２０ＪＢ 弱振３ ２４压路机 ４ １．２３ １４．７ ９４．３ ．静压累计８ ２３．８ １．２６ １４．５ ９５．８ ｌ３Ｏ ８９．６ ７）资料分析整理。ａ．虚铺层厚的含水量控制。根据碾压虚 铺厚度控制及含水量试验数据，压实遍数及检测结果表明，检测 碾压至 ≥０．９５时压实施工含水量控制上限为１６％，下限为１４％ （见表３）。ｂ．碾压遍数。根据碾压虚铺厚度控制及含水量试验 得含有１０ ｍｍ以上的颗粒。２）控制拌合含水量，在使用重型振动 压路机的条件下，当要求压实系数 ≥Ｏ．９５时，施工控制含水量 不宜偏离击实最佳含水量±２．０％。 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ－ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｓｐｅｃｉａｌ ｌｉｎｅ ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ－ｑｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ—ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｓｐｅｃｉａｌ ｌｉｎｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｉｅｌｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ。ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ａｌｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｏａｄｂｅｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｌｆｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｈｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ—ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ，ｆｉｌｌｉｎｇ，ｔｅｓｔ，ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ 收稿日期：２０１０－ｌ１－１１ 作者简介：谌海涛（１９７７一），男，工程师，云南腾飞公路勘察设计有限公司，云南昆明６５０２１３ 葛健（１９７８一），男，工程师，云南腾飞公路勘察设计有限公司，云南昆明６５０２１３ 苏常俊（１９８２－），男，助理工程师，云南腾飞公路勘察设计有限公司，云南昆明６５０２１３ 第３７卷第６期 ２ ０ １ １年２月 谌海涛等：碎石桩在公路软基处理中的应用 ・１１３・ 少，与天然地基相比，复合地基的承载力提高，压缩性减小。４）垫 层作用：软弱土层较厚时，碎石桩可不贯穿整个软弱土层，形成的 加固复合地基起垫层作用，将荷载分散使应力分布趋于均匀，达 到提高地基承载力和减小沉降量的目的。 其中，Ｓ为碎石桩问距；Ａ 为单根碎石桩承担的地基处理面积。 Ａ ＝Ａ。／ｍ。 其中，Ａ 为碎石桩的截面面积；ｍ为面积置换率。 ｍ＝ｄ２／ｄ， 。 １．２碎石桩的分类 碎石桩根据成桩工艺可分为湿法碎石桩和干法碎石桩。采 其中，ｄ为桩的直径；ｄｅ为等效影响圆的直径。 复合地基承载力计算： 。 用振动水冲法施工的碎石桩称为湿法碎石桩，侧向挤密能力强、 有泥水污染；干法碎石桩包括干振、锤击、振动成管碎石桩，侧向 挤密能力比较强、无泥水污染。 ＝［１＋ｍ（ｎ一１）］厶。 其中 为复合地基承载力标准值 为处理后桩间土承载力 特征值，可取天然地基承载力特征值；ｎ为桩土应力比，可取２～４， 该工程取３．５。 １．３碎石桩的适用范围 依据地质资料，将数据代人上述公式，求得面积置换率ｍ＝ 适用松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土以及对变形控 ３５，桩间距Ｓ＝１００ ｃｍ。 制要求不十分严格的饱和软粘土地基的加固或置换，对十字板抗 ０．１剪强度小于１０ ｋＰａ的饱和软粘土地基应慎用 Ｊ。 ４碎石桩施工 ４．１ 原材料 碎石桩成桩材料以粒径３０ ｍｍ～７０ ｍｍ的硬质岩的碎石或卵 ２工程概况 云南某机场高速公路路基工程Ｋ０＋９００．５～Ｋ０＋９３０．５穿越 稻田，地势平坦，地貌为断陷盆地堆积地貌，软土较厚，强度低，含 石为主，可部分掺砂，含泥量小于１０％，不得采用强风化岩或软质 水量高。经钻孑Ｌ揭露深度内软土路段地层主要以第四纪海相、海 岩石料。陆交互沉积层为主，主要为素填土、粘土、亚粘土、淤泥质粘土、泥 ４．２施工机械 质炭土、粉土。上部１．０ ｍ～４．５ ｍ为软塑粘土，其下为流塑的淤 采用振动沉管打桩机，起重机的功率为３０ ｋＷ，起重量为 泥质粘土、粉细砂地层，该层物理性质差，具有高压缩性、承载力 ２０ ｔ。振动机所产生的振动为垂直定向振动，其功率为５５ ｋＷ。 低等特点。 套管端部为活瓣式桩靴，沉管振动下沉时，活瓣闭合严密，形成圆 其物理力学性质如下：天然含水量为３３．２０％～５８．６０％，接近 锥形桩尖，套管提升的时候，管内碎石在重力作用下自动散开，碎 液限，液限为３６．５０％～６１．００％，塑限为１９．１０％～３０．０７％，塑性 石充满桩孑Ｌ，经数次挤密形成密实的桩体。 指数为１７．２０％～２１．６０％，液限指数为０．９８～１．４５，压缩系数为 ４．３施工注意事项 ０．８～１．４８，垂直固结系数小于２．３×１０“ＣＩｎ ／ｓ，水平固结系数小 施工前应做成桩挤密试验，桩数不小于１０根，并对试桩进行 于８．５×１０Ｉ４ ｃｍ。／ｓ，三轴凝聚力为１８ ｋＰａ～２８ ｋＰａ，内摩擦角小 标准贯人试验和承载力测试；施工的时候应间隔打桩，孔内碎石 于２５。，十字板抗剪强度为１８ ｋＰａ～３６ ｋＰａ，固结程度差、强度低。 量不应小于设计值的９５％；应严格控制沉管的提升速度和高度、 经综合比较论证，决定采用碎石桩法进行处理，根据承载力 挤压时间及次数、电机的工作电流等；严格按照设计长度施工，当 和变形要求，处理后的复合地基承载特征值应达到１２０ ｋＰａ。 进尺困难且电机电流达到空载电流的２倍或将施工机架多次顶 ３碎石桩设计 起时，认为已到硬土层或岩层；碎石桩施工完毕后，应对地基表面 ｍ范围内设置级配碎石垫层，按路基 碎石桩是根据加固后地基承载力应达到的标准值、加固前地 进行处治，在桩顶以上０．５并在垫层顶部加铺土工格栅。 基的承载力标准值、土的压缩模量等参数进行设计，然后确定桩 设计的要求分层填筑并碾压，长、桩径和桩间距等。 ５结语 碎石桩施工１５ ｄ后，选取有代表性的单桩按照ＪＧＪ ７９－２００２ ３．１ 加固范围 处理宽度应保证路基下坡脚外侧至少有２排碎石桩，当碎石 建筑地基处理技术规范中的检测要求进行荷载承载力试验。试 桩用于防止砂土液化时，则每边放宽不小于处理深度的１／２且不 验结果表明：复合地基承载力均大于设计值１２０ ｋＰａ，达到了预期 小于５ ｍ。 要求。 ３．２桩长和桩径 参考文献： ２００２． 刘玉卓．公路工程软基处理［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 碎石桩桩径一般可采用３０ ｃｎｌ～８０ ｃｍ，本工程桩径取３７．７ ｃａ， ［１］桩长应进入持力层１．０ ｍ以上，设计长度根据现场具体的地质情 况确定，一般是在９ ｍ～１４ ｍ之间。 ［２］ 邓灿．碎石桩复合地基设计的探讨［Ｊ］．建筑材料与应用， ３．３桩距布置 ２０１０（７）：６６—６７． ＴＧ Ｄ３０—２００４，公路路基设计规范［ｓ］． 该工程碎石桩采用正三角布置。桩距一方面要保证复合地 ［３］Ｊ４］ 张成英．公路施工中软土地基处理方面的研究［Ｊ］．山西建 基承载力达到设计要求；另一方面要避免间距过小出现“窜桩”影 ［响施工。桩间距按下式计算： Ｓ＝１．０８（Ａ ） 。 筑，２０１０，３６（５）：２７８—２７９． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｅ ｉｎ ｓｏｆｔ ｒｏａｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ＣＨＥＮ Ｈａｉ－ｔａｏ ＧＥ Ｊｉａｎ ＳＵ Ｃｈａｎｇ－ｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ＪＧＪ ７９—２００２ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｎｏｒｍｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｉｔｓ ｒｏｌｅ ｉｎ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｓｅｗａｇｅ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａ－ ｐａｃｉｔｙ，ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｅ ｉｎ ｓｏｆｔ ｒｏａｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ． 、 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｖｅｌ ｐｉｌｅ，ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｒｅｉｆｏｒｃｅｍｅｎｔｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
