碎石桩在珠三角地区码头接岸工程中的应用

翁根林

摘 要：工程实践证明，碎石桩复合地基是一种非常有发展潜力的地基处理方法。本文结合工程实践和现行规范，对碎石桩复合地基的加固原理、设计、施工检测及不合格桩的处理方式进行了论述，结论表明碎石桩复合地基处理方法在珠江三角洲地区码头取得了较好的地基加固处理效果，满足设计要求。

关键词：珠三角 碎石桩 复合地基 桩身质量

珠三角地区区域性地质特点显著，属于第四纪沉积物，厚度达10m～40m，土层多为含水量丰富的淤泥、淤泥质土、粉细砂属于典型的区域性软土，具有承载力低、压缩性大、渗透性差等特点。

碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩，使用冲击振动及水冲等方式在有软弱层地基中先成孔，然后将碎石（卵石）压入成孔中以此形成大直径的碎石密实体桩基。碎石桩能够使桩周土与桩身结合紧密的优点，使其在软基处理中得到广泛应用。

1.工程概况

某码头工程位于广东省江门市新会区。本工程拟建设10000DWT散货泊位一个，码头总长度为190m。本码头工程显著特点为：码头前沿挖深约12m，码头前沿线与后方防洪堤（接岸前沿线）距离约29m，地质条件较差，其地层由上至下为：素填土、粉土（松散）、淤泥（流塑）、中、细砂（松散～稍密）、砂质粘性土、砂质粘性土（硬塑）、全风化花岗岩、强风化花岗岩和中等～微风化花岗岩，场地地基淤泥是典型的软土层，土质较纯，天然含水量、孔隙比大，强度低，属高压缩性、中等灵敏～高灵敏度的欠固结土，厚度大，分布广，其低力学性能、高变形和低渗透性是本工程的主要工程地质问题，对于岸坡，必须采取抗滑、护坡措施，淤泥层指标如表1。

2.方案选取

根据本工程的特点及地质资料，无法采用自然放坡的接岸方案，若采用密排灌注桩刚架方案（如图1）连续墙方案价格较高；采用高压旋喷桩或水泥搅拌桩方案需陆上施工，施工工序复杂，并通过试桩结果，高压旋喷桩及水泥搅拌桩成桩效果不理想，最终确定采用碎石桩施工方案。

本工程护岸下的淤泥采用振冲法进行处理，软基处理桩体直径为1.1m，桩间距1.4m，采用等边三角形布置，主体部分桩体材料采用碎石，为了保证桩基施工的顺利进行，码头排架叉桩处约3.5m宽度范围内的桩体材料采用石屑（约5根桩左右）。

3.碎石桩的加固原理及破坏模式

3.1加固原理

碎石桩对松散砂土的加固原理：挤密桩周砂土，利用振动法成桩时，碎石桩与周围土体在荷载振动挤密下，会造成土体颗粒的重排列。在这个过程中会使周围砂土的孔隙率降低，密实度增加，摩擦角与干密度增大；排出水体，碎石桩中的填充材料均为透水性良好的材料，就在地基中形成了一个竖向的排水渠道，这样就可以有效的排除地基水，从而更好的防止砂土的液化，促进地基的排水固结程度，提高地基的承载力。

碎石桩对软弱土层加固原理：置换软弱层，利用桩体碎石材料自身形成的高强度桩体与周边土形成复合地基，一般碎石桩复合地基加固软弱土地基的地基承载力增加值跟碎石桩的置换率成长正比例关系；排出水体，由于软弱土层含沙粒较少、有黏性的土颗粒存在，水分不容易从土层中排出，外加渗透性较大的超静孔隙水压力存在，所以软土地基的承载力很小；加筋作用，碎石桩穿过软土层到达持力层或者基岩上面，在荷载作用下桩体就会出现应力集中等现象，其周围土体所承受的荷载就会减小，沉降量随之变小。

3.2碎石桩破坏模式

主要有四种破坏模式：刺入破坏，通常发生在地基承载力较小，桩体刚度较大的情况下；鼓胀破坏，通常上部荷载过大时，桩周土的围压不能够很好的限制散体材料桩体时，散体材料就会因为没有胶结能力而产生侧向变形导致桩体发生鼓胀；桩体剪切破坏，对于低强度的柔性桩比较容易发生剪切破坏；滑动剪切破坏，碎石桩和桩间土都发生了剪切破坏，就会沿着滑动面剪切破坏。

4.加固地基工艺流程及施工要求

桩位布设→预成孔→振冲器使用吊车（起重船）就位→打开加压水并启动振冲器（75kW）→振冲成孔至设计深度→将振冲器提出孔口后往孔中填料→同时喷水振动直到密实电流铃声响5 ～ 10 s 后，提升振冲器至孔口→再进行下一级振冲，直至地基土内形成碎石桩体。

振冲法施工前应进行试桩，以确定正式施工的工艺参数和设备，其中留振时间可取10～30s，试桩应选在非工程区域。桩体施工完成28天后应进行检测，检测数量为总桩数的2%，桩体直径应不小于1.1m，石屑桩的内摩擦角应不小于34度，碎石桩的内摩擦角应不小于40度，石屑桩的标准贯入试验实测击数应不小于25击，碎石桩的重型动力试验实测击数应不小于17击；

碎石桩与护岸施工衔接：陆上碎石桩施工→表层土局部开挖（满足水上施工碎石桩的水深要求）→水上碎石桩施工→护岸边坡开挖→棱体及护坡块石施工→护岸挡土墙及回填施工。

5.本工程桩身质量设计要求

1）碎石桩检测的桩位由驻场监理工程师或会同设计单位在影响岸坡稳定的重点部位内随机指定，检测数量为总桩数的2%，且不得少于3根；

2）本工程的碎石桩桩体材料粒径为100～200mm的石料占60%以上，>200mm的石料小于10%，<100mm的石料小于30%；禁止使用强风化易软化的石料，含泥量不得大于5%；

3）分段加料时的加料高度应为每段0.5m～0.8m，须确保制桩密实电流和留振时间满足规范要求；

4）应严格控制各工艺参数，以确保桩体的均匀性；

5）检测项目：桩体直径，陆上施工的碎石桩，应开挖验桩，检验碎石桩的直径是否满足要求；桩体密实度，碎石桩桩体密实度采用重型动力触探检测；桩间土处理效果，碎石桩桩间土处理效果采用标准贯入度试验检测；

6）检测结果评定标准：碎石桩桩体密实度的合格标准为：N63.5≥10的占总检验桩段（单桩）85%以上，7≤N63.5<10的占总检验桩段（单桩）14%以下，N63.5<7的占总检验桩段（单桩）1%以下（重型动力触探修正后的锤击数标准，统计时应去掉桩顶50cm和桩底进入砂层50cm部份桩体的锤击数）；成桩充盈系数≥1.2。

6.本工程不合格桩的复打要求

1）处理方法建议采用较大功率的振冲器在原桩位进行复打，具体功率大小由现场确定；

2）处理范围包括长度不满足设计要求的桩体；直径或充盈系数不满足设计要求的桩体；密实度不满足设计要求的桩体。

参考文献：

[1]港口工程碎石桩复合地基设计与施工规程[S].JTJ246-2004.

[2]何广讷.振冲碎石桩复合地基[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]杨松荣，孙友态.振冲碎石桩法处理软土地基的设计及施工要点[J].山西建筑，2010，36（7）：77-79.endprint