基于砾石桩处理饱和强、过盐渍软土地基的方法研究

2022-08-05代红娟

山东交通科技 2022年3期

代红娟

（山东公路技师学院，山东济南 250104）

引言

察尔汗盐湖地区盐渍土含盐量为8.21%～82.44%，属于强—过氯盐型盐渍土。钻探揭露主要以饱和软黏土为主，呈流塑—可塑状态，具有中等—高灵敏性。地下水较浅，水位为0.5～2 m，承压卤水深度在2～5 m 之间［1-2］。经现场勘探，场区天然地基承载力一般为50～115 kPa，不满足地基承载力的要求，需对天然地基进行处理。本地区成功进行地基处理的方法有砂石换填、抛石挤淤、预压、冲击碾压、强夯、强夯置换、砾石桩等，由于盐渍土腐蚀性较强，对水泥、混凝土、混凝土中钢筋、钢结构等具强腐蚀性，不宜采用水泥粉煤灰碎石桩、水泥土搅拌桩、水泥旋喷桩等不防腐材料桩，沉管桩、预制桩、钻孔灌注桩在本地区未能解决防腐问题也遭淘汰［3］。鉴于经济、技术条件等因素综合分析，可优先考虑砾石桩进行地基处理［4］。

1 砾石桩处理盐渍土地基

采用振动沉管砾石桩施工，施工工序可以按照《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）和《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31-02—2013）［5-6］，采用等边三角形布桩，桩径为0.5 m，桩间距为1.8 m，桩长为8 m，按桩体积计算投料为1.57 m3，设计投料量为2.04 m3（充盈系数取1.3）。

现场通过三次试桩，最终确定饱和软黏性盐渍土砾石桩施工工艺，按设计计算投料量为2.04 m3，实际投料量以试桩结果为准，以盒为计量单位投料，每盒料为0.25 m3。

1.1 试桩方法一

将桩管振动沉入设计深度，从进料口泵入半管卤水，从桩管上部灌入4 盒料，拔管；再拔管3～4 m时再灌入1 盒料，提振至7 m 时再灌入1 盒料，下料过程只拔管，不反插压管，拔管至地面，砾石桩完成。投料总量1.50 m3。试桩问题：砾石料灌入量接近砾石桩体积，但实际灌入量与设计量相差26%，同时在施工时出现桩靴活瓣无法顺利打开，需要通过人工和机械的配合才能打开。由表1 试验结果表明，桩体密实度为稍密，单桩及复合地基承载力较低，也不满足设计要求。

1.2 试桩方法二

将桩管振动沉入设计深度，从进料口泵入半管卤水，从桩管上部灌入4 盒料，拔管；拔管至3～4 m时压管反插1 m，通过检测装置或敲击管壁确定管内砾石位置，发现砾石料全部进入桩孔后，再灌入2盒料，提振至5 m 和7 m 时再进行2 次压管反插1 m，再灌入2 盒料，拔管至地面，砾石桩完成。投料总量2.0 m3。试桩问题：砾石料灌入量超过砾石桩体积，提高了砾料灌入量，充盈系数达到1.27，同时通过人工和机械的配合可以将桩靴活瓣顺利打开。由表1试验结果表明，试桩桩体密实度达到中密，单桩及复合地基承载力满足设计要求，但通过现场发现，试桩要通过三次灌料、三次振动反插，砾石料还需要通过延长留振时间才能进入桩孔，成桩效率较低。

1.3 试桩方法三

将桩管振动沉入设计深度，从进料口泵入半管卤水，从桩管上部灌入5 盒料，拔管，拔管过程中继续加料3 盒，以料能顺利进入桩孔为准；分别在桩管底部、中部、管口距地面1 m 处各压管反插1 m，拔管至地面，砾石桩完成。投料总量2.0 m3。通过现场试桩，砾石料能顺利地进入桩孔内，提高了成桩效率，缩短施工时间，由表1 试验结果表明，试桩桩体密实度达到中密，单桩及复合地基承载力满足设计要求，试验成功。

表1 试桩试验结果

饱和强、过盐渍软土地基采用砾石桩处理时施工工艺可以参照试桩三方法进行，对其他情况的地基应考虑地质、水文、环境情况后合理使用，桩体材料的实际用量应以试桩为准［7］。

2 砾石桩综合地基处理

砾石桩可以形成复合地基，是处理饱和软黏性土的有效方法，但是砾石桩在施工中存在问题如桩体密实度小、易出现断桩、桩孔周围的软黏土混入桩体中以及桩顶部0.5 m 内桩体及桩间土松散等。优化砾石桩施工方法，采用砾石桩组合施工方案。

2.1 土工布+砾石桩

土工布+砾石桩是把土工布将砾石桩包裹起来，形成裹体砾石桩，是针对盐渍土的腐蚀性问题、成桩困难而形成的砾石桩改进型［8］，采用土工布袋包裹桩体可以限制桩体材料的侧向移动，提高桩体的排水能力，对桩体的力学性能有利，成桩质量较好［9］。

2.2 夯击+砾石桩

为解决砾石桩成桩后桩间土、桩身密实度较小及复合地基承载力低的问题，在砾石桩成桩后，再次采用低夯击能进行强夯处理或冲击碾压，强夯处理后既可以提高砾石桩桩身密实度，又提高桩间土的承载能力，既克服单次使用强夯法处理有效加固深度不足的问题，也可以提高因振动沉管施工造成的桩及桩间土表层松散的问题［10］。

2.3 垫层+砾石桩

砾石桩施工完成后，由振动作用致使表层土质松软，应铺设砂石垫层，铺设厚度宜为0.3～0.5 m。垫层既可以形成水平的排水通道，起到水平排水作用，同时与砾石桩构成水平与坚向连通性排水通道，有利于施工后加快土层固结；对于建筑物独立基础，砂石垫层可以起到应力扩散作用，降低砾石桩和桩周围土的附加应力，减少桩体的侧向变形，从而提高复合地基承载力，减少地基变形量。

2.4 注浆+砾石桩

在砾石桩成桩后桩顶以下0.5～1 m 范围内进行注浆，可解决砾石桩桩顶部松散的问题；在砾石桩顶部预设注浆管，采用无压力注浆，水泥浆比为1 ∶1，至注浆管有返浆时即可停止注浆；也可在砾石桩完工后，通过钻机钻探或动力触探试验成孔，采用有压力注浆，压力一般为0.1～0.3 MPa，水浆比为1 ∶1。“注浆+砾石桩”施工方法适用于建筑物密集的地基处理区。

3 砾石桩检测效果评价

采用平板载荷试验测试地基承载力，动力触探试验（N63.5）测试桩体密实度，标准贯入试验检测桩间土的密实度，测试结果见图1、图2。

图1 地基载荷试验P-s 曲线

图2 桩体及桩间土密实度测试

（1）由图1 可知：夯击+砾石桩处理地基效果最佳，裹体砾石桩同砾石桩相比地基承载力提高幅度较大，其沉降量明显低于砾石桩。（2）由图2 可知：砾石桩、裹体砾石桩在表层由于受到施工的影响，地表以下0.5 m 长度内密实度较小，可以采用“垫层+砾石桩”方法进行处理；裹体砾石桩同砾石桩相比，桩体强度有明显提高。