碎石桩复合地基在湿陷性黄土路基

碎石桩复合地基在湿陷性黄土路基
摘要：本文主要介绍碎石桩施工技术在处理失陷性黄土地基的应用，并提出师
施工中注意事项
关键词：碎石桩复合地基；湿陷性黄土；路基
引言：黄土是一种以粉粒为主、多孔隙、天然含水量小、呈黄红色、含钙质
的黏质土，广泛分布于我国华北、西北地区。

黄土的湿陷性是指在外荷载或自重
的作用下，受水浸湿后产生的湿陷变形。

当其含水量增加，将直接影响土体的力
学性质，降低地基承载力，对工程质量造成极大危害。

结合某合同段K14+040涵
洞基底处理，介绍振冲碎石桩加固湿陷性黄土的机理及施工工艺。

一、方案比选
成桩方法分为震动成桩和锤击成桩两大类。

震动成桩对临近建筑物影响较大，本工地临近民房均为砖土结构，稳定性差。

为保证临近建筑物的安全，选用影响
较小的锤击成桩法施工。

锤击成桩法分为单管成桩和双管成桩两种。

单管成桩，-则必须预制钢筋混凝
土锥形桩尖材料浪费较大，且影响工期；二则桩身连续性依靠拔管速度来控制，
不便于操作，且桩身密实度不理想。

比较而言，双管成桩浪费较小、成桩快操作
简便，易于控制桩身质量，故选用双管锤击成桩法施工。

二、加固原理
碎石桩是在地基中用碎石设置一定高度竖向桩体，形成复合地基，通过桩土
的协调变形，大部分荷载传递给刚度大、强度高的碎石桩体，土体上的负荷大为
减少，改善复合地基的工程性能，增强地基承载力。

同时，碎石桩能使黄土密实
度增加，孔隙比减小，压缩性减少，从而消除湿陷性。

碎石桩还可提高抗震性能，减少沉降与不均匀沉降，缩短沉降期，达到加固湿陷性黄土的目的。

其加固机理
主要表现在以下方面。

（一）碎石桩在黏性土地基中的力学和变形特性
由散粒材料组成的碎石桩有它独特的力学性能，它不同于刚性较大的钢筋混
凝土桩。

碎石桩的特点有：(1)桩直径较粗大，一般在70~110 cm之间；(2)它沿轴
向可以是变直径的，由于振冲器的输出能量是固定的，在地基土遇到较软的地方，桩的直径就增大，较硬处桩直径就减小；(3)碎石桩的刚度比四周的地基土大；(4)
碎石桩在受力过程中可以适应较大的变形，它属于柔性桩的一种。

（二）复合地基减小沉降的原因
复合地基的沉降量较天然地基大为减小，其原因主要有：(1)复合地基的置换率；(2)复合地基的应力状态与原天然地基不-样，由于土中嵌人刚度较大的碎石桩，应力条件得到改善，大部分应力集中在桩体上，而桩体变形又小于土体，土体应：力减小，变形亦减小。

桩体受力后的变形主要集中在上部，施工时上部质量较好，而且复合地基上部一般均设置垫层，因此具备减小复合地基沉降量的良好条件。

（三）土层密实度增加，结构强度提高，表现在标贯击数增加，从而提高土
层本身的抗液化能力；同时，碎石桩为良好的排水通道，可以加速挤压作用产生
的超孔隙水压力消散，降低孔隙水压力上升的幅度，从而提高桩间土的抗液化能力。

（四）改性桩在黄土的影响范围为桩直径的4倍，故选用桩的直径为0。

3m，设计桩间距为1m ，因此桩的影响范围有0。

2m的重叠，增强路基的稳定性。

三、施工方案
在满足“三通一平”的原则下施工。

（一）施工放样
平整场地后，测量地面高程，按设计图在现场放样，间距2。

5 m，按等边三
角形布置。

在现场用小木桩标出桩位，桩位偏差不得大于3 cm。

3。

2 施工工艺
参数根据试桩情况，采用振冲器成孔，分次分层填料。

桩的施工顺序采用由线路
右侧往左侧的方式，有利于挤走部分软土。

为减少制桩时对原土的扰动，用间隔
跳打的方式施工。

经试验确定，该段碎石桩各主要要素如下。

（1）造孔：根据现场地质情况，振冲器造孔电流为60~80 A，制桩水压应控
制在600~ 800 kPa之间较为适宜。

（2）清扩孔：由于造孔时间长，孔内泥浆较清，因此清孔、扩孔同时进行。

倒少量石料，振冲器由上向下成孔。

（3）制桩：根据试桩的情况，为确保工程质量，振冲器密实电流为50~55A，制桩水压为200~400 kPa。

采用连续填料法，由下向上逐层填筑密实。

每层50~80 cm，留振时间为5~10s。

在施工中，主要控制制桩过程中桩体的密实电流。

填料
量及留振时间。

（二）制桩详细操作步骤
(1)将振冲器喷嘴中心对推桩位，开水开电。

检查水压、电压和振冲器的空载
电流值是否正常。

(2)启动吊车，使振冲器以1~2 m/min的速度在土层中下沉。

在下沉过程中的
电流值不得超过电机的额定值，万一超过时，必须减速下沉，或暂停下沉，或者
向上提升一段距离，借助高压水冲洗松动土层后再继续下沉。

在开孔过程中，要
记录振冲器经过各深度时的电流值和时间。

电流值的变化定性地反映出土的强度
变化。

(3)当振冲器达到设计加固深度以上30~50 cm时，开始将振冲器往上提，直至孔口。

提升速度可增至5~6 m/ min。

(4)重复步骤(2)和(3)一至二次。

如果孔口有泥块堵住，应把它挖去。

最后，将
振冲器停留在设计加固深度以上30~50 cm处，借循环水使孔内泥浆变稀。

清孔
时间为1~2 min，然后将振冲器提出孔口，准备加料。

(5)每次向孔内倒0。

15~0。

5 m'填料，将振冲器沉至填料中进行振实。

这时，振冲器不仅使填料振密，并且使填料挤入孔壁的土中，而使桩径扩大。

由于填料
的不断挤入，孔壁土的约束力逐渐增大，一且约束力与振冲器产生的振力相等，
桩径即不再扩大。

这时振冲器电机的电流值迅速增大。

当电流值达到规定值时，
认为该深度的桩体已经振密。

如果电流值达不到规定值，则需提起振冲器继续往
孔内倒一批填料，然后再下降振冲器继续进行振密。

如此反复操作，直至该深度
的电流达到规定值为止。

每倒一批填料进行振密，都必须记录深度、填料量、振
密时间和密实电流。

将振冲器提出孔口，准备施工上一深度的桩体。

施工中应及
时填写施工记录表及制桩统计图。

制桩完成，即关机、关水，移位到另一根桩位
上继续制桩。

(6)加固区碎石桩全部完成后，推平表层，碾压密实。

碎石桩顶全断面铺设一
层厚50 cm的碎石垫层，碾压密实整平并满铺双向土工格栅，以提高地基的整体
受力性能，使基底压力比较均匀地作用于复合地基上。

该层也可当作基底排水层，加速复合地基的排水固结。

结语：碎石桩体的排水通道作用是碎石桩法处理饱和软弱地基的主要作用之一，在粘性土中尤其显著，因此不受地下水位限制；成桩时，较振动成管法对地
基土结构构造的扰动小，因此，制桩结束后，山体恢复期短，有利于工序衔接，
降低工程成本。

碎石桩过去主要用于建筑物软导地基加同，较少用于路基湿陷性黄土地基处理。

碎石桩能有效消除黄土地基湿陷性，其施工方法是可行的。

因为桩群与土体
形成复合路基，可以增强略基的整体稳定性，提高略基承载力，减少沉降和不均
匀沉降，由于桩的压缩性比桩间土体的低，外部传來的荷裁大部分由桩承受只有
小部分荷载直接作用于桩间土体，路基应力在一定程度上向桩集中。

参考文献：
[1]宋贵军。

预钻孔柱锤冲扩桩+CFG桩复合地基在湿陷性黄土路基中的应用[J]。

中小企业管理与科技(下旬刊)，2012(04)：171-172。

[2]曾省明。

碎石桩复合地基在湿陷性黄土路基中的应用[J]。

铁道标准设计，2004(06)：69-70+78。