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1、 振动沉管碎石桩在地基处理中的应用 摘要：振动管碎石桩是一种以碎石(卵石)为主要材料的复合地基加筋桩。适用于砂土、粉质土、粉质粘土、平填土、混合填土、液化土等地基的压实处理。其加固机理是在碎石桩施工过程中，应在振动冲孔中填充碎石(或卵石)，在地基中形成大直径压实桩，以替代原有的地基土；另一方面,当土壤桩之间的不同程度的压实和挑动,土壤的孔隙体积减少,土壤的密实度增加,桩和土桩之间形成复合地基,提高地基的承载力,减少变形,消除了液化土层。与其他基础处理技术相比，振动管碎石桩具有无污染、就地处理、就地取材、施工周期短、成本低等优点，近年来在道路和建筑物地基基础处理领域得到了广泛应用。关键词：振动沉
2、管碎；石桩；地基处理；应用一、工程概况沙特某港项目是一个以商业船舶和海上平台的制造、维修为目的，集海工码头、船坞和陆域基础设施、构筑物施工于一体。其中该项目陆域构筑物包括工业厂房、办公楼、服务建筑、辅助建筑等地基采用振动沉管碎石桩复合地基，碎石桩桩径600mm，梅花型布置，桩间距1.3m，设计要求处理后的复合地基桩间土应完全消除液化，复合地基承载力为155kPa。桩身范围内组成岩性为：人工填沙土、细砂、低液限粉土、低液限粘土。第层：人工填沙土，表层主要为施工完成后的碎石及粉细砂，层厚0.3m0.5m。第层：粉细砂（Q4al+pl），褐灰色，含云母、石英、长石，局部夹低液限粉土薄层，层底埋深7.
3、48.1m。第层：低液限粘土（Q4al+pl），褐灰色，含云母、石英、长石，局部夹低液限粉土，层底埋深大于14.0m。地下水位位于设计桩顶标高附近偏下2m左右，拟建场地为液化场地，场地液化等级为严重液化，主要液化土层为第层粉细砂。二、振动沉管碎石桩加固地基机理 在振动桩机的振动作用下，把沉管打入设计深度，然后向桩管投入碎石，边提升沉管边振动、反插，将碎石振动挤密成桩，桩和桩间土形成复合地基。 振动沉管碎石桩加固机理主要表现在以下三个方面： （1）挤密作用：在成桩过程中，桩管对周围土体产生很大的横向挤压力，桩管体积的的土挤向桩管周围的土层，使桩管周围的土层孔隙减小，密实度增大。 （2）排水固结作
4、用：桩孔内所填充的透水性良好的粗粒料（碎石）在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，加快地基的排水固结。 （3）置换及复合作用：成桩后，碎石桩与桩间土体组成复合地基，对于穿过软土层的碎石桩，桩端直接作用于下部坚硬土层，将部分上层荷载直接向下传递。 三、振动沉管碎石桩施工原理 振动沉管碎石桩的施工机械主要是由机架、振锤及桩管组成，桩管的下部为平底活门活瓣桩尖，桩管的上部设有进料口及进料斗。由于振锤的振动作用，使桩管沉入地基土中设计深度位置，然后稍向上提桩管，使桩管下端的活瓣桩尖打开，停止振动从进料口向管内装入碎粒径为5-50mm的碎石，直至灌满为止，然后
5、启动振锤沉管下压，并留振30s。桩底形成后，依次提管投料，振动成桩，最后形成直径为600mm左右的碎石桩体，由碎石桩体和桩间土形成复合地基。四、施工质量要点1、材料选择碎石桩填料应采用未分化、具有良好稳定性和排水性的碎石料。该项目按设计要求采用2050mm自然级配的碎石，含泥量小于等于5%，且最大粒径不超过5cm。2、试桩对于不同的地质条件，采用不同的施工工艺和设备处理效果会有很大差异。在实际施工过程中，经常会出现设计的桩间距等参数与施工实际不相符或者按设计参数处理后达不到设计要求的情况，因此碎石桩施工前，应根据施工现场的实际情况进行试桩试验，以复核地质资料以及设备、工艺、施工顺序是否适宜，确
6、定压入碎石量、一次提升高度和提升速度、工作电流等技术参数，以确保大面积施工质量。根据设计要求及现场实际情况，该项目共设碎石桩试验桩三组，每组7根试验桩，各组试桩所处的位置均处于具有代表性的土质环境。按设计文件桩间距及形式绘制碎石桩施工平面图和试桩位置图，准确放出试桩桩位，成桩后28d进行质量检测。检测表明，在碎石桩间距1.3m和碎石桩充盈系数1.3的情况下，碎石桩的液化基本消除，静载力试验和动力触探均符合要求，试桩成果为：一根桩打桩时间为1725min，打桩平均速度为1.37m/min，反插次数为1015次，灌石量为1.451.5m3，平均充盈系数为1.30。3、施工工艺和方法3.1桩位放样清
7、理整平现场后根据业主提供的控制点，由专业测量人员测放出边桩中心线，并加以妥善保护、随时复核，避免由于标识被破坏导致的桩位不准。对于施工中由挤土作用造成的桩位偏差，要及时进行调整。3.2机具定位移动碎石桩机，对准加固点，调整搭架，使桩管与地面垂直度不大于1%，并对桩管长度及投料口位置进行校正，使之符合设计桩长。打开电源，检查电压和振动锤的空载电流是否正常。3.3振动沉管桩管下沉开动振动机，边振动边下沉桩管至设计深度。3.4填料沉管到设计深度后稍微向上拔管并停止振动，将碎石由加料口灌入桩管内，灌入量按桩身理论方案量值与充盈系数计算。3.5振动拔管启动拨管，应有专人负责碎石灌入量，以防乱灌现象。拔管
8、前先振动数秒，至电流稳定以后边振动边拔管,每拔11.5m停止振动，拔管速度要控制均匀，并进行多次反插，直至管内的碎石全部投出。3.6成桩重复以上填料、振动拔管、反插等步骤，直至碎石桩的设计桩顶标高，完成一根桩的施工作业。移动机械到下一桩位，重复以上操作。4、质量控制措施第一，施工放样要严格遵照碎石桩施工平面图，保证其布置形式及桩间距符合设计要求。第二，碎石桩填料按设计要求选用未风化的2050mm自然级配碎石，含泥量小于等于5%，且最大粒径不超过5cm，不得使用未检测或检测不合格的碎石，保证填料的质量。第三，成桩施工过程应严格遵循碎石桩施工方案及试桩确定的参数，根据沉管及挤密情况，严控填料量、提
9、升高度和速度、电机的工作电流等，同时确保桩身的连续性。施工过程中若地层条件与勘察有较大差异，或者投料量、成桩速度出现异常情况应该立即停工并上报。第四，碎石要分批加入，控制数量，按少量多次原则进行，每段桩体在没有达到规定的密实度时，须继续加料振实，严防“颈缩桩”和“断桩”的发生。第五，施工过程中应及时挖除桩管带出的泥土，严防孔口泥土掉入孔中。五、处理效果评价委托第三方试验室对该项目沉管碎石桩复合地基进行检测，通过桩间土标准贯入试验及室内土工试验判定地基处理后液化消除的情况，通过重型动力触探试验判定碎石桩桩体密实度，通过复合地基静载试验确定地基处理后复合地基承载力特征值是否满足设计要求。检测表明地
10、基处理后液化已消除，复合地基承载力特征值满足设计要求。下面以消力池地基段检测为例分项简要说明。1、桩体密实度检测重型圆锥动力触探试验采用自动落锤法，试验从基底标高开始连续贯入，锤击数随深度增加而增大，修正后的锤击数介于6.0017.00击，根据建筑地基检测技术规范（JGJ340-2015），判定沉管碎石桩桩体密实度为中密密实。2、桩间土处理效果检测本次液化判别根据河道蓄水后最高水位进行计算，检测区标贯深度均从设计桩顶标高算起，按水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）附录P采用标贯试验判别法进行判定。实测标贯击数应进行校正，并以校正后的标准贯入锤击数N作为复判依据。经计算判定地基土
11、液化已消除。3、复合地基承载力检测复合地基静载试验采用压重平台反力装置，加载采用慢速维持荷载法，试验荷载分10级施加，每级加载值35kPa，逐级加载，直至达到试验要求的最大加载量350kPa。每加一级荷载前后都要各记录一次承压板沉降量，以后每隔30min记录一次，直至沉降量相对稳定为止。本次检测累计沉降量介于11.9217.95mm之间，卸荷后压板残余沉降介于7.9213.64mm，各试验点在其最大试验荷载350kPa作用下，荷载沉降曲线及沉降时间曲线上无明显特征点，且累计沉降量均小于承压板边长的0.06倍（72mm），各试验点均未达到破坏状态，荷载试验沉降量与压板边长的比值s/b=0.010
12、时对应的荷载，大于最大加载值的1/2。因此，依据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012），在本次试验的最大试验荷载下，试验点复合地基承载力特征值取其最大试验荷载350kPa的1/2，即175kPa，满足设计要求。结束语检测结果表明振冲沉管碎石桩能够有效地消除地基土的液化性，提高地基的承载力，只要选择合理的施工工艺，掌握工艺质量控制要点，不断完善质量问题的对策，就能保证桩基工程整体的施工质量达到设计和规范要求。参考文献1朱世宏.振动沉管碎石桩在公路软土路基中的应用J.城市建设理论研究（电子版）.2012（5）.2吴磊.论振动沉管碎石桩处理软基技术J.四川水泥.2016（12）：41.-全文完-
