振冲碎石桩加固软土地基

刘志

摘要：我县城南新区规划建设中，新区地处月河南岸，地质条件方面人工填土层、细砂层承载力均不足100KPa，天然地基无法满足基础设计的承载力要求。采取振冲碎石桩法对地基土进行加固处理，改善了土体结构，提高了地基土的承载能力。

关键词：软地基；振冲碎石桩；加固

中图分类号：U457文献标识码： A

概述

随着国家西部大开发和加快城镇化建设的一系列方针政策的出台，我县结合本县实际提出了加快城南新区建设的实施方案。为此我室设计工作的重点也从老城区转移到新区。新城区位于月河南岸，场区地势平坦，为汉阴盆地月河河漫滩。地勘探明场区地下水丰富，水位较高，-4.0米地下水由月河补给。场区土层分布为：1、人工填土层，厚度0.8~1.2米，以耕植土为主，结构松散；2、细砂层，厚度0.8~1.9米，fk=70~100KPa；3、淤泥质层，厚度0.5米左右，fk=50KPa；4、粗砂，厚度0.3~1.2米，4米处见水，fk=250KPa；5、砂卵石层，厚度10~18米，坐落在第三系粉砂岩层上，fk=300KPa。人工填土层、细砂层承载力均不足100KPa，天然地基无法满足基础设计的承载力要求。必须对地基土进行加固处理，改善土体结构，提高地基土的承载能力，来满足房屋基础对地基的承载力要求。

一、振冲碎石桩

1、目前对地下水位较高，有淤泥质土层的软土地基处理方法主要有：桩基、振冲碎石桩、大开挖对软土层进行置换等几种方法。桩基施工技术要求高，造价高，多用于高层建筑。大开挖土体置换是一种简单常用的处理软土地基的方法，但边界条件受限制的情况下，基坑支护难度大，同时土方挖填量很大，造价也不经济。

2、振冲法亦称振动水冲法，施工时使用起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振冲产生高频振动，同时开动水泵通过喷嘴射高压水流，在振动和高压水流的联合作用下，振冲器沉到土中预定深度，然后用循环水带出孔中稠泥浆清孔后，从地面向孔中逐段添加填料，每段填料在振动的作用下被振挤密实，达到所要求的密实度后提升振冲器，再重复上述操作，直至地面，从而在地基形成一根大直径的密实桩体。

在砂性土中，振冲起挤密作用，故称振冲挤密法；在粘性土中，振冲主要起置换作用，故称振冲置换法。振冲时用碎石作为填料在粘性土地基中形成的桩体称为碎石桩。由于形成了有一定间距的挤密的碎石桩，碎石桩和周围的土本身共同构成复合地基，提高地基的整体稳定性，增加了地基整体的剪切抵抗，可以提高地基承载力并防止地基产生滑动破坏，减小差异沉降；碎石桩的刚度比周围土大，地基中应力按材料变形模量进行重新分布，大部分荷载将由碎石桩承担；由于荷载向桩的应力集中，减小了固结沉降；由于密实的碎石桩的排水作用，可以提前完成剩余沉降。

二、工程实例

县财政局培训中心大楼，位于城南新区，建筑面积3500平方米，砖混结构六层，层高3.6~4.2米。基础荷载大，天然地基无法满足结构设计要求。采用振冲碎石桩加固软土地基。

1、加固设计：桩长4米，桩中心距1.3米，正方形布置，桩径1米，桩布置范围为建筑物范围及周边加布两排保护桩。桩施工完毕养护一周后，挖除表面虚桩，采用ZY12T压路机对桩顶进行反复碾压，其后在其上地基土范围内满铺0.5米厚砂石垫层，砂石垫层的选料为天然级配砂卵石（砂、石比例为4：6），对0.5米厚的砂石垫层分二次铺垫，每次虚铺厚度不大于300mm，采用ZY12T压路机，每层碾压在十遍以上，同时对砂石的含水量也进行控制。

2、施工从2001年6月开始，共用二周时间，使用ZCQ-30型振冲器。每桩成孔、填料、密实时间平均20分钟，碎石粒径为2-8厘米，桩含泥量不大于5%，每填料1.5米左右进行密实，密实电流均达到60A。

3、加固效果：成桩两周后进行了加固效果的检验，检验采用静荷载实验的方式。检测单位为陕西省建设工程人工地基工程质量第十二检测站，测试点由建设单位随机指定，检测3个点。检测报告表明，经过加固处理后，复合地基承载力标准值达到200KPa的设计要求。

三、一点体会

1、在加固的地基上，基础底面下铺垫了500毫米厚砂卵石垫层，这层垫层有两个作用。一方面，与碎石桩共同起到排水井作用，保证地基承载后桩间土的孔隙水压力向桩及砂石垫层扩散，促进桩间土固结；另一方面，可以使桩和桩间土在基础底面上受力更加均匀，避免由于应力集中于压缩模量大的桩顶上，引起桩顶破坏。

2、振冲碎石桩加固软土是否有效，虽然主要与原土性质有关，但也与软弱土层厚度有关。厚度不大时，用振冲置换法容易奏效。这是因为，厚度不大时，成孔容易保证，从而保证桩径及填入孔中的碎石可以密实成桩。

3、振冲碎石桩加固地基，由于不用钢材、水泥，只用碎石，施工也较简便，是综合费用较低的一种地基处理方法。但施工条件受到一定限制，用水量大，泥浆排出需要一定的施工场地，震感较大。如能进一步改进施工方法，那么将会有更多的工程采用此法加固地基。