沉管砂石桩技术在某工业建筑地基处理中的应用

沉管砂石桩技术在某工业建筑地基处理
中的应用
摘要：随着社会的不断发展，各类建筑工程项目不断增多，而面对复杂的地质情况，地基处理及必须要结合工程实际情况选择适合的处理技术。

文章结合某工业建筑项目论述了沉管砂石桩技术在地基处理当中的应用。

关键词：地基处理；沉管砂石桩；技术应用
沉管砂石桩是利用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等方法，在软弱地基中形成一个孔之后，再将砂、碎石或砂石混合料经由桩管挤到已经成的孔中，在成桩的过程中，进行一层一层的挤密和振密，最终就会产生一种由大直径的砂石体组成的密集桩体。

在粉土和松散砂土的基础上，采用沉管砂石桩可以提高基础的承载力，并减小基础的压缩系数。

因此，如何在保证基础承载力的前提下，进行合适的沉管桩的设计，是该基础加固技术得以广泛应用的关
键。

一、工程概况
某项目的总占地面积为58082平方米。

项目拟在此基础上，对该项目进行了详细的研究，并对该项目的设计进行了深入的研究，最终确定了该项目的实施方案，该项目的研究成果将会对项目的实施起到很好的推动作用，项目的实施将会给项目带来很大的经济损失，项目将会在项目的前期研究基础上，在项目的实施过程中，项目将在项目的基础上，进一步完善项目的技术体系，提高了项目的技术水平，同时也将会对基础的承载力和变形提出更高的要求，同时，项目还会对基础进行优化设计，以满足项目的技术需求。

二、砂石桩适用条件及加固原理
沉管砂石桩采用沉管桩设备，通过锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔，将
钢管下沉到规定的位置，通过料斗和料仓，将砂石桩、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等填料倒入料斗和料仓，以大功率振动锤驱动，振动拉出料筒，同时
提升（振动）沉管，以构成密集的桩体，砂石桩与周围土体共同构成具有一定刚
性的人工复合地基，将上部基础荷载引起的附加应力分散到周围，增加了地基的
承载力，减小了沉降和不均匀沉降，同时还能部分解决了土层的液化问题。

砂石桩加固方法可应用于压实疏松砂土、粘性土、粉土、杂填土、素填土等，以及在不严格控制变形的饱和粘性土基础上进行加固。

不同类型的桩型复合基础中，基于不同的土体特性，沉管砂石桩的强化机制不同：对粉土、砂土、碎石土
起到置换和挤压作用；对于粘性土及填土，以顶替效应为主要效应，以挤压效应
及促排水固结效应为辅助效应。

三、沉管砂石桩现场施工
（一）试验机具
在充分考虑到房屋对地基的承载力要求、地基土的力学性质、机具的制桩深
度以及成孔能力的情况下，选择了35 kN夯沉法，收锤的标准是最后三击的贯
入度小于50 mm。

通常采用2-3米高的沉桩，本项目采用2.5米高的沉桩。

在施
工过程中，要对每次拔管高度进行严格的控制，使其不能超过800 mm，投料
0.05~0.06m3，每次护管提升高度0.5~1.0 m，原地基土松软或松散应该小于
0.5 m，其他情况可适当增加，但不能超过1.0 m。

（二）施工步骤
其施工步骤是：平整场地→验收场地地面标高→场地定位→放线布点→桩机
到位→碎石桩复合地基成孔→填料施工→控制贯入度完成一个桩位施工→下一个
桩位同上重复→施工结束进行测检→清理场地、打桩机退场→检测合格后办理竣工。

实施步骤：首先将现场平整到硬质合金层底部，然后从处置区的边缘开始，
对处置区内的碎石桩进行处置。

在正式处理之前，必须对处理后的桩身和处理后的结果进行检测，可以使用
N63.5的强力动力探伤来检测处理后的结果，如果不能达到要求，可以对设计参
数进行调整。

碎石桩的施工方法是以锤击沉管的方式进行，成桩护筒直径400 mm，成孔
锤头重量35 kN，落距2.0-4.0 m，填充物为卵石或碎石，其中卵（碎）石粒
径为30-50 mm，质地要求为硬质（至少为MU30)，成孔后，填充0.05-0.06立
方米，护管起吊高度0.5-0.8 m，在设计强度下，每节进行3次锤头，锤头的下
沉量要控制在100 mm以内。

桩点位偏差不超过50毫米，护筒和重锤垂直偏差
不超过1%，埋深不超过100毫米，灌注量不超过5%。

（三）施工建议
(1)防水措施：为了避免大量的地表水向下渗透，而对复合地基的稳定造成
影响，施工结束后，必须对场地周围进行防水，以保证施工过程中不会有太多的
地表水向地基中渗透。

(2)经检验通过后，方可进行基坑的挖掘和建设。

在进行基础施工的时候，
应该首先将表层的松散层夯压密实，开挖复合地基至基础混凝土垫层底标高下
300 mm深度，之后设置300 mm厚压密碎石垫层，压实系数要求0.97，之后再
浇筑基础混凝土垫层，并进行基础施工。

挤密碎石桩复合地基的顶标高，应该与
基础的底标高保持一致，在施工过程中，其顶标高应该比基础的底标高要高
200 mm或者更高。

(3)施工技术：碎石桩的施工方法：采用锤击沉管成桩的方法，成桩护筒直径400毫米，凿孔锤头重量35 kN，落差2.0-4.0米，填充物为卵石
或碎石，其中卵（碎）石粒径30-50毫米，质地硬（MU30以上），成桩后，填充
物为0.05-0.06立方米，每一次护筒起吊高度0.5-0.8米，在设计能级下，每一
节进行3次锤头，锤头的下沉量必须控制在100毫米以内。

桩点位误差不超过50
毫米，护筒和重锤垂直度偏差不超过1%，埋深偏差不超过100毫米，填土偏差不
超过5%。

(4)对独立地基周围的斜坡和建筑物在施工期间的变形进行监测，监测内容
包括：1）斜坡顶部的水平和竖向位移；2)斜坡顶部 1.0 H以内的地面裂隙；3）
斜坡顶部房屋的变形；4)对支护体的变形情况进行分析，并作好相应的记录。

形变警报：横向偏移30毫米，纵向偏移20毫米。

变形率报警值：3天内，支撑顶面的水平移动速度超过2毫米/天；或在斜坡顶部的建筑物，其总倾斜率在3天内每天超过0.00008。

如果变形率超过规定的数值，则需要采取紧急措施。

(5)对于部分有大块石块的路段，此种处理方式不宜采用，可在基坑下方4-6米处，在基坑开挖后，对基坑底部4-6米处，进行注浆加固，以增加基坑受荷区域的承载力。

(6)在沉管砂石桩施工完毕后，对其进行单桩加载测试，测试次数为总桩数的0.5%，每项工程中不得少于3根。

对于沉管砂石桩，可以用大型动态触探随机测试，锤击次数不少于8次。

对沉管桩的承载力进行了检测，检测次数不少于总桩数的1%，每项工程中检测的点数不少于3个。

四、沉管砂石桩施工后质量检测
(一)关于沉管内砂石桩的压实试验
对桩身密度进行了检测，采用了大型锥形动态触探检测方法，对不同区域不同数量的桩身进行了检测，检测率为2%。

经过测试，抽样点的重型圆锥动力触击在11~20击/10 cm的质监，平均锤击数为13.8击/10 m。

按照《岩土工程勘察规范》GB50021-2001的有关规定，该桩满足了设计的需要，并具有中、密密的特点。

(二)对沉管内砂石桩荷载测试方法的检验
在沉管桩试验场中，进行了4组桩间土压力测试和4组单桩复合基础压力测试。

对该组合基础进行了荷载测试，分析了组合基础的抗压系数，提出了组合基础的承载能力，并对组合基础进行了荷载测试。

使用沉管碎石桩可以对地基底部的软弱土层展开处理，从而构成一种复合地基，从而达到达到设计对地基承载力的要求，从而在一定程度上消除或降低了建设后地基的总沉降量和不均匀沉降，从而保证了所建设工程地基基础的安全。

所以，对于在较深的回填区拟建造的实验室场地，其基础可以按碎石桩的方法进行设计。

参考文献
[1]张伟,王国阳,张少华,王旭辉,王孝岐,卢伟,李晓力.复杂地层中振冲碎石桩施工关键技术探讨[J].科技通报,2022,38(09):72-80
[2]陈良瑞.振冲碎石桩在加固处理砂土液化地基中的应用[J].福建建设科技,2022(05):58-61
[3]唐彤芝,明经平,关云飞,赵维炳.混凝土芯砂石桩振动沉管成桩效应及其累积特性研究[J].水利水运工程学报,2019(01):18-27。