软土地基处理中振冲碎石桩法的应用——以S247围乌路改建工程（当涂段）为例

于天池 （马鞍山市当涂县公路管理局，安徽 马鞍山 243100）

0 前言

振动水冲法就是人们通常所说的振冲法，最初这种方法是用来对砂性土地基进行加固，随着时间的推移到了20世纪50年代，开始对粘性土地基进行加固。目前，在世界大多数的地区这种方法已经得到了广泛应用，同时也创造出了巨大的经济价值。该方法对于地基技术的加固具有以下几方面优势：一是具有较强的适用性，在砂性和粘性土地基中都能够顺利地进行加固，而且效果十分显著，大幅度地将承载力进行了提升，降低了出现变形的概率，在一定程度上提高了抗震动液化的能力；二是成本较低；三是便于施工；四是能够大幅缩短工期，使地基加固的速度得到进一步的提升。采用振冲法施工的机械主要利用振冲器的原理。对软弱的土层作用一个水平力，这样通过水平的冲震能够极大地扰动孔壁，当约束力达到平衡时，会将桩孔形成于土层中，同时利用振冲器所产生的高压注水头将水注入到孔内，排出孔内的泥浆。分段将砂卵石等坚硬材料作为填料投入到桩孔内，利用强烈的激振力在土层中挤入周围的填料并进行适当的振密，将砂石进行紧密的结合形成桩体，将天然所形成的地基结构转变为复合地基。当桩体深入到持力层的时候，由于桩体所受到的压缩模量比软弱土层要大得多，在桩上就会逐渐聚集较多的由上部荷载传递下来的荷载，缩减了原地基土所承受的相应荷载，相比于原地基，极大地提升了复合地基所受到的承载力，同时有效地降低了其所具有的压缩性。该方法主要的作用有振动加密和挤密作用，以及抗剪、置换等作用，因此，通过这种方法能够有效地加固特殊土路基。

1 工程概况

某区城从地貌方面来看属于沿江丘陵地带并且还属于河流阶地，该地区的丘陵形态主要表现为起伏较大的地势K0+000-K22+000。漫滩一二级阶地形态的地势主要表现为平坦开阔K22+000-K53+000，种植土是该地段的表层结构，少部地区属于的是人工填土，下面主要由低液限粘土所构成，少部地区土质属于砂土，因此其所具有的地基承载力非常的弱，地质条件也非常的差。针对这种土地特点可以采取振冲碎石桩法。

2 碎石桩的施工要点及材料要求

2.1 村材料要求

岩石或砾石通过压制能够形成碎石，应该尽量保证其整洁干燥，并且从强度和耐磨性方面来说要达到一定的要求，其形状要有一定的棱角，软质以及其他杂质不能混合在里面，最好保持在19 mm～45 mm的粒径范围内，尽量保证其含泥量在5%以内。

2.2 施工方案

①在进行碎石桩施工过程中主要采用了振冲管，具体的规格为直径达到480 mm，施工前，必须采用全站仪对碎石桩进行放样定位，根据工程设计图纸的相关要求，科学地布设等腰三角形，保证其例距达到1.5 m，碎石桩的直径规格达到0.5 m。②开工前需要最少将5根试验桩进行设置，对这5根试验桩进行试验时，要对桩管沉入时间、深度等指标进行详细的记录，从而在密实状态下能够更加准确地对桩体的各项指标进行把控，将其作为施工中的控制指标。③施工中对于电流的控制要依据试桩情况来确定，并且要严格把控在固定深度位置振冲器的工作时间。④通过振动沉管法将软弱地基打成孔洞后，在孔中挤入相应的碎石，这样碎石桩体就能够形成的更加密实，从而更好地加固原有的软地基。为了防止碎石桩出现缩径或发生断裂问题，投石在每米桩长的数量必须要进行科学的控制，实际投石量不能低于1.15倍的投石计算量。工艺流程主要按照一定的顺序展开，最开始是放测桩位，然后是就位、造孔、清孔、填料，最后一步是进行相应的振密。以上步骤要进行反复操作，这样就能够形成一个从上而下的桩体，最后完成桩体的施工。

2.3 振冲碎石桩施工要点

2.3.1 成孔

通过振冲器对地基土的作用下，在一定程度上加固了设计的深度，从而形成拥有大约800 mm直径的桩孔。

2.3.2 清孔

成孔时会在孔中形成粘粒等物质，这些物质能够与回水通过进行搅拌形成泥浆，其特点是具有相应的粘度，这使得填料不容易进行下沉，成桩质量和整体施工的进度就会受到一定程度的影响。因此，当完成孔洞后要将孔内的泥浆通过相应的压力水将其从桩孔中进行冲排出，这能够为填料提供良好的条件，因此，这道工序也是整个施工中最为重要的环节，必须给予足够的重视。

2.3.3.填料

将振冲器从孔口处进行提出，将桩体材料倒入到该孔内，或者可以采取同时进行振冲和倒入材料。加料时要保证倒入的桩体材料尽量少，倒入的次数尽量多，最好每次加料能够达到约1.0 m高的孔底。振密：填料中放入振冲器，这样主要是为了将填料进行相应的振密，并挤入土体中，桩径自然就会提升，这样就会逐渐地提升孔壁土体的约束力。电机的电流会随着提升的桩体密实度得到相应的提高，荷载也会跟随着一同增大，因此，桩体的密实度也可以通过电流值的变化间接地反映出来。所以通过试桩所得到的振密电流就是施工所要达到的密度电流，通常情况下要达到90 A。

3 施工注意事项

①施工中要将桩管进行及时的挖除并且要将泥土带出，要保证孔口的泥土不能流入到孔中，然后在套管内将碎石再次的灌入。采用振动法进行施工时，应充分地考虑沉管和挤密的实际情况，针对填石量进行科学的控制，并将其所具有的高度和速度进行提升，这样能够最大限度地保证桩身连续和挤密均匀，参考上文所提及的密实电流的量，所以将其电流暂定为45～50 A。在施工中，桩尖结构的选择要保证合适，使得出料更加的顺畅和挤密更有效。②对于碎石桩的工序要从外侧向中间进行，对于具有较大间距的可以采取逐排施打。要科学地控制碎石自身的含水率，将具有饱和状态的碎石应用在饱和状态的土层中，对于土层能形成直立孔的情况，就需要控制碎石的含水率，缓缓拔出桩管，使碎石形成较为紧密的碎石桩。③要安排专人负责指挥桩管反插施工。④施工中对于各项施工参数要安排专人进行记录，当完成施工后，将测量、施工记录进行相应的整理。对于碎石桩的指标可以选择设计参数和控制参数进行施工验证。在进行试桩后达到了设计相关要求后才能够开展其他施工。

4 质量检测和控制措施

4.1 质量检测

①在完成碎石桩工程后的30d，要进行检测桩体的密实度、强度等相关指标，检测达到相关的标准后才能够开展下一步的施工。

判别标准 表1

②具体的检测方法主要是采用贯入、动力或静力触探进行随机抽检。采用动力触探时，10 cm贯入量的锤击数要超过7击，检测量要超过3%的施工桩数。③通过检测发现如果有10%的桩没有达到相关的工程设计要求，需要立刻进行加桩或采取其他的应对措施。④为了使路基更加的稳定，在施工中要实时地监测路基发生的沉降和位移量。⑤要保持桩身的连续性，不出现新桩，不发生缩径情况，完成施工后应夯实桩顶土层。

检验评定标准 表2

完成碎石桩的施工后，要将沉降观测和测斜桩进行相应地埋设，观测桩所出现的沉降和位移，在填筑路基时，根据观测的实际情况适当地调整填筑速率。

4.2 质量控制措施

对于施工质量的控制来说其实就是控制水、电、材料。①控制水：水在施工中的地位不言而喻，要保证整个施工拥有充足的水量和水压，保持孔内始终处于满水状态能够极大地降低出现塌孔的情况，从而能够顺利开展制桩工作。施工需要使用的水量约为403 t，对于软土层自身具有较低强度的，所需要的水压也相对要小些，具体包括造孔和振密水压分别为0.35 MPa、0.3 MPa。②电的控制：主要是对密实电流进行控制。在进行制桩时，瞬时电流非常高，能够有效地将密实电流反映出来，要保证振冲器处于一定的深度，保持电流稳定时消耗的振动时间，这时候的电流值才是密实电流。通过进行试桩得到处于稳定的时间为10 s，这时候所对应的电流值为90 A，这是最为重要的施工工序。③料的控制：主要是对填料量进行适当的控制，在最深处的填料量要适当大一些。

5 效果检测

①检测桩间的密实度：通过对根桩进行随机抽取297根，检测桩身密实度的方法主要采用了N120动力触探，结果显示密实度达到稍密程度，具有良好的均匀性，通过对承载力计算得出特征值为330 kN。②地基承载力：静载拥有48个荷试验点承载力均超过了160 kPa，已经达到了施工设计的相关要求。③控制垫层质量：采用灌水法及烘干法进行了411个点的试验，压实系数超过了95%，已经达到了施工设计的相关要求。

6 结语

对于人们日常生活所产生的垃圾等一系列特殊地基土采用振动碎石桩法进行相应的加固处理是可行的，在设计时，必须从实际地质情况出发，选择合适的地基进行加固处理。必须注意工程建设中介质的影响作用，尤其是对于复合介质在这个过程中所产生的作用，这对于整个工程来说是十分重要的。