贵州兴义地区某工程振冲碎石桩地基处理工程设计

摘要：振冲碎石桩是利用管状机械设备在振冲作用下挤土成孔，然后在孔内分批填入碎石或卵石及砂等材料制成的桩体，桩体和原土层构成复合地基，以提高地基承载力，并降低压缩性。由于复合地基中的碎石桩体由粗粒材料组成，可起到加速排水固结土体的作用。

关键词：振冲碎石桩；地基处理；排水固结；复合地基；地基承载力 文献标识码：A

中图分类号：TU473 文章编号：1009-2374（2016）08-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.058

1 工程概况

拟处理的电解车间柱基础位于贵州省兴义市郑屯工业园区内，地基持力层为可塑～硬塑红黏土，承载力特征值fak=140～170kPa，不满足设计地基承载力要求，拟采用碎石桩基础进行地基处理。通过碎石桩体与挤密的土体形成复合地基，共同起到控制沉降的作用。

2 工程地质情况

2.1 地形地貌

属于云贵高原向广西丘陵盆地过渡的斜坡地带，属低山高原溶蚀地貌，地势总体西北高、东南低。山峦起伏，河流纵横，卡斯特岩溶地貌较发育。拟处理场地已经场平，位于挖方区域内。

2.2 地层岩性

根据地质调查和本次勘察揭示，构成场区内的地层主要为：

素填土①1：杂色，主要由黏性土组成，局部夹少量灰岩碎石，碎石粒径50～250mm，最大粒径350mm，结构松散，系场平回填堆积。

植物层①2：褐红色、褐灰色，主要由黏性土组成，含少量植物根系，结构松散。

红黏土②：棕红色、褐黄色，局部夹灰白色条纹，裂隙发育，干强度高，韧性中等，无摇震反应，含少量铁锰质结核及团块，根据其状态可分为四层：土洞②0：主要分布在主要埋藏分布于红黏土层与灰岩接触带上；②1层，稍湿，硬塑；②2层，湿，可塑；②3层，很湿，软塑。

碎石②4：杂色，主要由灰岩组成，棱角状。粒径一般5～20mm，最大50mm，岩质硬，黏性土，稍密状。

蚀余孤石②5：灰白色、青灰色、灰色，矿物成分主要由方解石、白云石组成，隐晶结构，中～厚层状构造，溶蚀裂隙发育，多数裂隙间粘性土，少数方解石脉，部分裂隙面赋铁质薄膜，岩质较硬。

灰岩③：深灰色、灰色，主要由白云石、方解石组成，隐晶结构，钙质胶结，中厚层状构造，裂隙发育，方解石脉，部分裂隙面赋铁质薄膜，见溶蚀小孔，5～15mm，按照其风化状态可分为三层：③1层岩芯破碎，多呈碎石、角砾状，强风化；③2层岩芯破碎-稍完整，呈短柱状、碎块状，节长一般12～26cm，最长可达40cm左右，中等风化

泥灰岩④：灰色、灰白色、浅灰色，矿物成分主要由方解石和白云石组成，泥质胶结，隐晶结构，厚层状构造，节理裂隙发育，多被方解石胶结，部分裂隙红黏土，见有铁锰质浸染，局部地段溶蚀小孔较发育，岩芯破碎～较完整。

岩溶⑤：⑤1空洞：无充填；⑤2层溶洞：软塑-可塑黏性土，局部夹碎石。

2.3 地震

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A：拟建场地区的抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为0.05g。

2.4 水文地质条件

拟处理深度范围内未见地下水，只有少量上层滞水。

3 地基土处理设计

3.1 基础荷载及计算参数

拟处理电解车间基础单柱荷重为2500kN，尺寸为3.0×4.0m2，拟处理面积为5.0×6.0m2，±0.00标高下基础埋深2.3m，基础底下换填砂石垫层厚度为300mm。

3.2 碎石桩设计

3.2.1 施工工艺。本工程，砂石桩是采用振动沉管桩机将符合设计桩径的桩管沉至设计要求的持力层后填入级配砂石料，经振动拔管、反插后成桩，与挤密后的桩间土构成桩土复合地基，具体工艺流程如图1所示：

3.2.3 碎石桩布置。当软土层的埋深较深时，桩径￠500mm，1.3m×1.3m梅花桩布置。砂石置换率m≥0.15加固后软弱土层的地基承载力特征值fspk≥150kPa。

当软土层埋深较浅时，桩径￠500mm，1.2m×1.2m梅花桩布置。砂石置换率m≥0.226加固后软弱土层的地基承载力特征值fspk≥140kPa，压缩模量Es≥6.7MPa。

3.3 碎石桩施工注意事项

3.3.1 测放桩位：依据甲方提供的控制点及成果测放基准点并根据设计图纸测放各桩位，自检无误后，报请监理查验。

3.3.2 桩机就位：对整个振动设备进行检查，将桩管对准预制砼桩头和桩位。随时在施工中进行检测校正，保证整个桩基的垂直度，就位后吊起桩管，对准预放桩点，然后缓慢放下桩管，利用振动机及桩管自重把桩尖合瓣压入土中。

3.3.3 振动沉管：开动振动箱，桩管即在强迫振动下迅速沉入土中。沉管时，为了适应不同土质条件，常用加压方法来调整土的自振频率，桩尖压力改变可利用卷扬面把桩架的部分重量传到桩管上加压，并根据桩管沉入速度，随时调整离合器，防止桩架抬起发生事故。

3.3.4 上料：桩管沉到设计标高后，停止振动，用上料斗将石料灌入桩管内，灌满桩管或略高于地面。

3.3.5 拔管：开始拔管时，应先启动振动箱片刻，再开动卷扬机拔桩管。在软弱土层中，速度宜控制在0.6～0.8m/min。判断石料从桩管中流出以后，方可继续抽拔桩管，边振边拔，桩管内的石料被振实而留在土中成桩，拔管速度应控制在1.2～1.5m/min。

拔管方法根据承载力的要求，可分别单打，即一次拔管：拔管时，先振动5～10s，再开始拔桩管，应边振边拔，每提升1m停拔，振5～10s后再拔管1m，再振5～10s，如此反复进行直至地面。

在拔管过程中，应边振边拔，桩管内的石料应至少不低于设计桩顶标高，不足时及时补充石料，以防石料中断形成缩颈。每根桩的石料灌注量应保证达到成桩后的平均截面积与桩管端部截面积的比值不小于1.1。

当桩管拔至桩顶，骨料在桩管内的高度应高于桩顶0.5m，当桩尖合瓣距地面0.5m时停止拔管，利用余振将桩管反扦。同时骨料灌注高度应超过桩顶设计标高0.5m，适时修整桩顶，确保桩顶设计标高。

要求每根桩的碎石填料充盈系数为1.2。振动法施工应严格控制拔管高度、拔管速度、压管的次数和时间、填料量、密实电流，保证桩体的连续性、均匀性、密实性。

该工程于2012年10～12月进行施工，施工完成后，检测单位分别对碎石桩桩身密实度、桩间土压缩模量、复合地基承载力特征值进行了检测，各项指标均达到设计要求。沉降观测表明，处理后的碎石桩复合地基沉降较小，为该项目加快施工进度提供了有利的保证，获得了总包单位及设计单位的好评。

4 结语

该项目是一个典型的地基处理项目，施工过程中严格遵循监理程序，施工中在设置专人自检和管理的同时，加大监理监控力度，进行全方位质量控制，以碎石桩充填量、桩长及碎石桩处理范围为控制重点，确保了工程质量。

碎石桩应用越来越广泛，在工业与民用建筑、高速公路、机场建设等领域应用越来越多。该方法的鲜明特点是处理速度快，处理后可加速土体的固结作用。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范（JGJ79-2012）[S].

[2]中国建筑工业协会.工程地质手册（第4版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2008

[3]胡小娟，夏小进.浅谈碎石桩在地基处理中的应用

[J].安徽建筑，2013，（3）.

作者简介：唐磊磊（1981-），男，江苏连云港人，供职于中冶成都勘察研究总院有限公司，研究方向：土木工程（岩土工程方向）。

（责任编辑：小 燕）