碎石桩地基处理在城市道路中的应用

摘要：在城市道路软土地基处理中，碎石桩是一种比较常用的处理方式，应用效果好，可以显著提升地基的承载力，延长城市道路的使用寿命。基于此，文章对城市道路碎石桩处理软基的设计方法进行了探讨。

关键词：城市道路；碎石桩；处理软基；设计方法；工程地质 文献标识码：A

中图分类号：U415 文章编号：1009-2374（2015）24-0090-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.044

1 案例介绍

天马路位于长沙市湘江西岸，是大学城新发展区东边部分，隶属岳麓区。片区内主干网：阜埠河路、潇湘南路、靳江路等均已建成通车，区域内建设用地中南大学、麓枫和苑等都已施工完成。天马路西接麻园路，东至潇湘大道，是区域内东西向的重要通道，交通地位十分显著。它的建成对完善区域交通，加速片区的建设有十分重要的作用。此次设计西起麻园路，往东止于潇湘大道，全长约691.158m，根据长沙市规划局下发的规划设计要点，规划路幅红线宽度26m。

2 工程地质情况

通过对路段地质情况进行调查后发现，此路段没有出现断裂的情况，路段中的地质结构比较简单，具有良好的区域稳定性。在本段城市道路中，软弱土层主要为填筑土、淤泥、粉质黏土、细砂，其中填筑土的总厚度为0.70～5.10m，结构疏松；淤泥主要在池塘和水沟底部分布，厚度为0.80～3.60m，呈流塑状；粉质黏土厚度为0.6～8.7m，承载力小，力学性质差，含水量大；细砂厚度为0.90～7.00m，承载力较小，呈松散状，这些路基都不能作为持力层，施工路段的整体的地质环境虽然复杂，但是施工路段具有良好的区域稳定性，因此在使用碎石桩、超载预压+竖向排水或者注浆的方法对不良地基进行加固后可以用来建设城市道路。

3 城市道路软土路基的处理设计

3.1 设计方案

在对施工路基进行勘察后，整个施工路段都分布有软土，分布深度在6.3～13.2m，综合考虑后考虑采用碎石桩来对软土进行处理。碎石桩之间的设计距离为1.4m，设计桩基直径为0.5m。对于施工中遇到的淤泥层，需要先将淤泥清除干净以后才可以进行打桩。碎石桩处理范围为：K0+000～K0+675.58段。地基处理图如图1所示：

图1 碎石桩地基处理图

3.2 计算碎石桩复合地基的沉降

碎石桩复合地基的沉降主要是使用复合模量法来进行计算的，将碎石桩和桩间土组成的复合土体看作具有复合压缩模量的土，然后使用分层总和的方法来对复合图层的沉降进行计算，那么就有：

在上述公式中，复合土层的分层数量为n，第i层附加应力的平均增量为，单位为kPa，第i层土的厚度为，单位为m，第i层土的复合压缩模量为，单位为kPa，第i层桩体压缩模量为，单位为kPa。

3.3 计算碎石桩复合地基的稳定性

复合地基稳定性主要使用圆弧滑动面法进行计算的，滑动面上的抗剪强度主要由以下两个部分构成：

=

在公式中，z处深度的平均应力为P，单位为kPa，砂桩应力集中系数为，桩体重量为，计算深度为z，单位为m。桩中内摩擦角为，单位为°。水平面和剪切滑动面的夹角为，单位为°，桩间土的天然黏聚力为，单位为kPa。

在使用以上公式进行计算后，使用碎石桩来对地基进行处理，地基的稳定性和沉降量均达到了规范要求。

4 碎石桩复合地基的施工

4.1 施工前的准备工作

4.1.1 在对软土路基进行处理前，首先要将路基表面的杂填土、垃圾、草皮等清理干净，抽干水沟中的水，并将水沟填平。按照工程的实际情况以及设计的具体要求，选择施工方案和设备，并根据布桩图开展布桩工作。

4.1.2 为了将碎石桩的参数确定出来，需要根据工程情况，在达到要的情况下进行工艺性试桩，对制桩的深度和时间、制孔、清孔、电流变化情况、碎石量压入数量等进行记录。每个作业点施工前必须先打不少于5根的工艺试验桩，以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。

4.1.3 施工设备。工程主要使用振动桩机来进行成孔，需要根据工程的施工要求以及碎石桩的长度和直径来选择机械设备。本工程使用DZ60振动桩机来进行

施工。

4.1.4 碎石桩使用质地坚硬的碎石为主，要求碎石的直径控制在30～70mm，可以适当在卵石材料中加入砂子，要求含泥量控制在10%以内。不允许使用软质岩石料或强风化岩石。

4.1.5 使用质地良好的砂砾和碎石作为垫层材料，要求碎石的最大直径在30mm以内，碎石材料中不能有垃圾、植物残体等材料。

4.2 碎石桩施工技术

4.2.1 测线定位。要求作业人员根据桩位的设计情况，根据轴线控制点对现场进行逐个施放，并将标记工作做好。

4.2.2 调整桩套管。在将桩套管逐渐下到距离地面10cm左右时，将桩管夹紧，然后对桩机进行微调，使桩尖和桩位正对，使桩管沉入到土中0.6～1.0m，分别从桩的正面和侧面来对桩的垂直度进行调整，在桩身垂直度误差在0.5%以内时，进行振动。

4.2.3 下沉桩套管并进行接管。在将桩套管布置到位后，打开振动锤，然后使套管慢慢地振入到土中，在第一部分套管和地面的距离为0.82～1.0m时，开始接桩施工。完成接桩作业后，再重新进行振桩。

4.2.4 灌入碎石。碎石桩进入到设计的高程时，要终止振孔。适当提升桩管的高度，此时桩尖会打开，保存在桩管中的碎石会从桩中流出。

4.2.5 振密。当桩中的碎石料从桩口流出时，要将其振捣密实。一边提升、一边振动，桩管的提升速度保持在6～8cm/min。

4.3 路基的排水施工

在施工的过程中，要注意将路基四周的地表水清除干净。在进行排水施工时，需要对排水路线进行合理设计，并对沿线的排水设备进行利用。在施工过程中，当地下水对路基的稳定性造成影响时，需要及时对水进行疏导。

4.4 碎石桩施工注意事项

4.4.1 道路沿线内如有局部软弱土，路基填筑前应将其清除或部分换填，压实基底后方可进行填筑。对于水沟、水坑等小面积不良结构，要对这些区域进行换填处理。在回填路基时，要使用稳定性和透水性良好土质作为回填材料。不允许使用腐殖土、淤泥、垃圾、膨胀土等对路基进行回填。要求路基填料的最小强度应满足《城市道路路基设计规范》（JTGD30-2004）的规定。在达不到规范中的相关要求后，要对路基填料进行处理。不允许使用压缩系数在0.5MPa-1的红黏土对路基进行填筑。对于超过1∶5的横坡，要先将其挖成宽度在2m的台阶，然后再进行回填施工。

4.4.2 要使用分层碾压的方法来进行碾压施工。要保证虚铺厚度和压实厚度相匹配。碾压过程中，要将含水量控制在最佳的范围中。

4.4.3 严格按照现场的施工要求和地质条件确定留震的时间、填料的数量、密室电流等施工参数，并将监测工作做好。

4.4.4 要在施工现场布置排放泥水的系统，也可以使用运输车辆事先将泥浆运输到提前安排好的地点来进行存放。

4.4.5 由于碎石桩使用震动沉管的方法进行施工。在施工过程中，需要根据桩的挤密情况和沉管情况来对填料量、沉管的速度、沉管的提升幅度、电机的工作电流进行控制。要确保桩尖结构可以将碎石料顺利挤压出来。

4.4.6 对成桩的施工速度进行控制，必要时应采取防挤土措施。

4.4.7 完成挤密碎石桩的作业后，要挖出松散的土层，并将土层夯实。然后使用砂砾垫层和碎石进行铺设和碾压。

5 检测施工质量

本工程在完成施工后，安排专门的质量检测部门来检测碎石桩的施工质量：

5.1 单桩荷载试验

本工程按照总桩数的0.3%抽检桩基来进行单桩荷载试验，要求各个施工点抽检桩基数量在3根以上。要注意抽检比例的均匀性。要求试验得到的单桩承载力达到设计要求。

5.2 检测密实度

按照总成桩数量的5%抽检桩基的密度，使用动力触探的方法检测桩体的质量，使用静力触探、标准贯入、动力触探等方法检测桩间土的质量，选择等边三角形的中心作为桩间土的质量检测点。

5.3 检测复合地基的承载力

按照相关要求，对地基进行抗压荷载试验，要求试验桩的数量在总桩数量0.3%以上，并且各个施工点要检测三根以上。要注意抽取比例的均匀性，要求试验得到复合地基的承载力达到设计要求。对复合地基进行静载试验后，地基的承载力达到了150kPa，相较于原有地基的承载力复合地基的承载力显著提高，达到了施工设计要求。

6 结语

通过对施工结果进行检测证明，桩体的密度已经达到了设计要求，在对地基进行处理后复合地基的承载力达到设计要求。桩体施工至今，一直没有出现倾斜和沉降的情况，研究证明此工程使用碎石桩对地基进行处理是合理的。

参考文献

[1] 龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[2] 白冰，肖宏彬.软土工程若干理论与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2002.

[3] 牛志荣，李宏.复合地基处理及其工程实例[M].北京：中国建材工业出版社，2000.

作者简介：黄尚枫（1981-），男，浙江绍兴人，长沙市岳麓区工务局工程师，研究方向：铁路、公路、市政道路设计。

（责任编辑：秦逊玉）