碎石桩复合地基的应用及施工技术研究

碎石桩复合地基的应用及施工技术研究
作者：陶建彬
来源：《科技资讯》 2011年第9期
陶建彬
摘要:碎石桩作为复合地基的加固作用,除了提高地基承载力、减少地基的工后沉降外,还
可用来提高土体的抗剪强度,增大土坡的抗滑稳定性公路施工中常遇到软弱地基,处理方法也多
种多样。

关键词:碎石桩复合地基软地基加固
中图分类号:TU472 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2011)03(c)-0106-02
碎石桩是一种值得提倡的处理软弱土的方法,其主要优点是能通过改良桩问土的性质而使桩与桩间土共同发挥作用,即能充分利用桩间土的强度,且随着时间的发展,复合地基强度逐渐增加,另外其造价低,施工方便。

1 道路碎石桩的加固原理
碎石桩是指振动、冲击或水冲等方式在松软土地基中成孔后,再将碎石挤压入土孔中形成大直径的由碎石构成的密实桩体,以提高软土地基的整体抗剪强度,减少地基沉降。

其适用于挤密
松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,也可用于处理可液化地基。

2 碎石桩复合地基的理论计算
碎石桩复合地基不仅可以提高地基的承载能力和减少沉降,且碎石桩体具有很好的透水性,
有利于超孔隙水压力的扩散,因此,碎石桩复合地基还具有良好的抗液化性能。

根据施工方法和
地基土质情况不同,碎石桩加固地基有的以置换作用为主,有的以挤密作用为主。

如振冲碎石桩
法加固地基分为振冲密实和振冲置换两种方法。

对砂性土地基往往以挤密作用为主,对粘性土地基以置换作用为主。

振冲密实是利用振冲器在砂土中振冲对地基土施加水平向的振动和挤压,使土体由松散变为密实或者是孔隙压力升高而液化,其主要作用就是振动密实和振动液化;振冲置
换是利用振冲成孔把粘土冲出,置换砂砾石并振密形成碎石桩体,与原地基土形成复合地基,共同承担荷载,下面针对碎石桩复合地基的承载力计算和沉降计算进行了总结。

2.1 碎石桩极限承载力计算
在荷载作用下,碎石桩的存在将使桩周土体从原来主要是垂直向受力的状态改变为主要是水平向受力的状态,桩周土可能发挥的对桩体侧限约束能力,对碎石桩体的承载能力起着关键作用。

通常碎石桩都具有一定的入土深度,当入土深度大于临界桩长时(约为4倍桩径时),碎石桩很难
产生整体刺入失稳破坏;桩顶部位的剪切破坏,可能发生于基础底面积过小,荷载过大,且又缺乏
足够大的桩侧荷载情况下。

因此,散体类材料桩的破坏模式通常表现为鼓胀破坏,目前关于碎石
桩的极限承载力的计算多数是基于桩上部的鼓胀破坏机理而建立的。

在荷载作用下,碎石桩桩体发生鼓胀破坏时,桩周土进入塑性状态或极限平衡状态,因此可以由桩间土的侧向极限约束应力,按三轴压缩试样的极限受力情况,即轴对称平面应变极限状态计算碎石桩的极限承载力。

m为置换率,即桩的断面积与复合土体单元面积之比;
n为桩体应力和桩间土应力之比。

以上公式全面地反映了复合地基承载力计算中各种可能出现的情况。

但是公式中参数较多,且各参数之间还有耦合联系,实际应用中确定这些参数有一定困难。

式反映了影响承载力计算的主要因素,并且较为简单,在工程实践中得到广泛的应用。

3 工程实例
某高速公路涵洞基地在施工时发现。

深度12.9m范围内场地土层主要为第四纪全新世冲洪积沉积层。

土层分布比较连续,厚度变化不大,局部存在夹层、透镜体。

根据场地土的成因类型及岩性特征的不同,将地层自上而下划分为4层,每层的分布特征如下:(1)杂填土。

褐色,松软,稍湿。

土层厚度0.20m～0.30m。

物理力学性质差,不宜作为结构物基础持力层。

(2)粉土。

黄褐色,中密～密实,稍湿～很湿。

层顶深度0．00～0.40m。

(3)粉质黏土。

褐色,可塑,属于中压缩
性土。

层项深度为4.0m～4.80m,层底深度4.40m～5.10m,层厚0.20m～0.40m。

该层在场地内分布不连续。

(4)糊砾砂。

黄褐色,稍密～中密,饱和,级配良好。

3.1 施工方案
根据现场勘查的地质资料,确定采用碎石桩对较软弱地基进行加固。

碎石桩直径选用400mm,材料采用碎石,桩长设计为5m,按照等边三角形分布。

在桩顶部铺设20cm厚的碎石垫层,碎石垫层之上再铺设90cm的中砂。

设计要求地基承载力特征值为180kPa。

经处理后的复合地基承载
力特征值可通过现场复合地基荷载试验确定。

通过现场试验数据,发现碎石桩处理以后该软土地基的承载力得到很大的提高,满足上部建筑物对承载力的要求。

得到了很好的处理成果。

3.2 施工质量检验
现场开挖检验。

主要检验碎石桩桩体直径及桩位是否偏差。

通过随机抽检,测得碎石桩直径均大于400mm,符合设计要求。

复合地基载荷试验。

按《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的要求进行检测,主要进行
复合地基承载力试验。

检测结果:所检测的23根桩复合地基承载力极限值≥l80kpa,达到设计要求。

3.3 效果评价
从检验的结果可得,桩体的密实状态符合设计要求。

处理后复合地基承载力均超过了设计要求的承载力,实践证明本工程运用碎石桩处理软弱地基是成功的。

3.4 施工难点及解决措施
3.4.1 施工难点
施工时遇到的主要难点是碎石的振密,由于碎石振密施工具有隐蔽性,若仅靠电流控制、仪
表读数及经验来判断施工情况,难免保证不会对工程的质量、进度和成本造成影响。

3.4.2 解决措施
碎石必须要有良好的级配,且碎石粒径不大于50mm,杂质含量小于5%,同时要保证碎石的强度;施工时,桩呈环状由外向内进行;施工时要注意电、料的控制。

电主要是控制振密过程中的密实电流。

要注意加料不得过猛,原则上要勤加料,但每批不宜加得过多,每振密段也不宜太长
(≤1.0m);应严格控制凿振时间和密实电流的变化,凿振时间达到施工控制参数的要求,切勿欠振,而密实电流的变化反应挤密程度和效率。

当电流达到一定的不变值,表明桩体的密实度接近饱和;桩机操作人员必须具备操作上岗证,施工技术人员要在现场监测记录数据,并比较电流等参数,要及时指挥操作人员的操作;定期检测桩机,每次开工前要检测桩机的性能以及仪表工作是否正常;施工结束后,应将基底标高下的松散层挖除或夯压密实,随后加铺20cm厚的碎石垫层,以利排水。

4 结语
通过工程实践表明,碎石桩复合地基能显著改善软弱地基的性能,有效消除可液化地基的振
动液化危害,大幅度提高了地基的承载力,减少了基础的沉降变形,建议在其他工程领域的软弱地基加固中广泛应用。

参考文献
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[2] 龚晓南,杨灿文.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000．
[3] 江玉强.碎石桩加固软弱地基的施工技术[J].科技资讯,2009(2)．。