碎石樁加固軟土地基在高速公路中的應用

李志軍，李欽勇，閆桃芬

（1.內蒙古錫林郭勒盟滿都拉圖養路工區，內蒙古 蘇尼特左旗 011300；2.內蒙古二連浩特邊防公路機械化養護隊，內蒙古 二連浩特 012600）

碎石樁法是指用振動或沖擊荷載將底部裝有活瓣式鋼樁靴的樁管擠入地層，在軟弱地基中成孔后，再將碎石從樁管投料口處投入樁管內，然后邊振動、反插，邊上拔樁管，形成密實碎石樁，從而加固軟土地基的施工方法。碎石樁與周圍土體一起形成復合地基,以提高地基承載力和減少沉降，從而達到軟土地基加固處理的目的。

1 工程概況

國道207線寶昌至三號地高速公路建設項目在主線K267+100～K267+600段和K280+350～K281+100段采用了碎石樁法加固軟土地基；主線路面結構:上面層為4 cm AC-16F中粒式瀝青混凝土，中面層為5 cm AC-20C中粒式瀝青混凝土，下面層為7 cmAC-25C粗粒式瀝青混凝土，基層為20 cm水泥穩定級配碎石，底基層為20 cm水泥穩定級配碎石，墊層為20 cm級配碎石。

2 碎石樁施工地質原因分析

主線K267+100～K267+600段，長度為500 m，位于丘陵間洼地，地勢平緩，多雨年份積水成灘，地表植被茂密，地表出露土層主要是第四系沼積青灰色高液限黏土和低液限粉土，土質松軟，地基承載力較低，該段沒有常年積水，地下水一般埋深1.5 m～2.5 m，雨季最大積水深度為0.35 m，局部最大軟土層厚4.0 m，其余軟土層厚度大于2.0 m；主線K280+350～K281+100段，長度為750 m，位于干涸湖泊邊緣，地勢低洼,地表出露土層主要是第四系沖積、沼積的低液限黏土、低液限粉土、粗礫砂和粉細砂層，地表植被茂密,表層土質松軟，地基承載力較低,該段沒有常年積水，地下水一般埋深為1.5 m～2.0 m，雨季最大積水深度為0.45 m，該段在距湖泊最近處的低洼部分軟弱土層厚度最大，在3.0 m～4.0 m之間，其余軟土層厚度大于2.0 m；上述兩個段落均采用碎石樁法加固地基,同時路基底部填筑80 cm石渣，用沖擊壓路機沖壓30遍，并鋪設土工格柵,最后結合超載預壓進行處理。

3 試驗段確定施工方法和參數

根據試驗段相關試驗數據、施工現場實際情況、地形地質、以往類似工程實際施工經驗和工程具體要求確定了施工方法和施工參數。

3.1 施工方法

本項目采用振動成樁法進行碎石樁的施工工作。

3.2 施工參數

（1）樁間距：樁中心間距均為1.5 m，按梅花樁布置。

（2）樁長：根據地勘資料確定，考慮地面標高及加鋪石渣墊層厚度，相鄰樁號間碎石樁長度可內插確定，處置深度為2.5 m～7.7 m。

（3）樁徑：樁徑統一為0.4 m。

（4）樁體材料：碎石樁所用碎石粒徑為2 cm～5 cm，碎石最大粒徑不大于5 cm，含泥量不大于5%。

（5）打樁機功率：宜為100 kN～150 kN。

4 碎石樁施工工藝控制

（1）清理整平施工場地，測量地面高程，放線定位，按梅花樁標記碎石樁施打位置，并進行樁位高程和位置復核。

（2）打樁機就位，合攏活瓣式鋼樁靴,將管樁垂直向下，鋼樁靴對準樁位標記，鋼樁靴垂直向下深入土中。

（3）啟動振動錘，開始施打，樁管沿樁位垂直向下沉至設計深度。

（4）沉管至設計深度后，進行碎石灌注作業,將碎石由加料口注入樁管內，灌入量按樁身理論方案量與充盈系數（控制在1.4～1.5之間）計算，并嚴格做好施工記錄。

（5）逐步拔管，拔管時先振動5 s～10 s后開始拔管，邊振邊拔，拔管速度控制在1.0 m/min～1.5 m/min，每拔高0.5 m～1.0 m時，停止拔管并繼續振動（10 s～20 s）,每提升約1.5 m時反插一次。

（6）根據單樁設計碎石量確定第一次投料成樁長度，并及時補充樁管內碎石。

（7）重復步驟（5）和（6），直至樁管提升至地面,該點碎石樁施工完畢。

（8）移至下一點,重復步驟（2）～（7），完成下一點的碎石樁施工工作。

（9）采用由兩側向中間，隔行跳打的方式，重復步驟（8），完成全部碎石樁的施工工作。

5 碎石樁施工注意事項

（1）碎石樁施工前，路基兩側開挖縱向排水溝，保證路基在固結過程中擠出的地下水及時排走。

（2）施工前，進行成樁實驗（一般為7～9根），以確定設計參數和樁長是否合理。

圖1

（3）振動成樁速度不能過快，以免造成碎石灌入量不足、碎石不密實、樁徑不足和斷樁等問題，影響處理效果，引起路基病害。

（4）管內灌入碎石量大于1/3管長時，方可開始拔管。

（5）拔管速度控制在1 m/min～1.5 m/min為宜，不能過快以免造成斷樁、縮頸等質量事故。

（6）碎石樁實際灌注量不得小于計算的95%，發現灌注量不夠或中斷等情況，應采用反插或復打等措施。

（7）碎石樁樁長按照設計樁長與貫入度雙控控制，貫入度控制為:在最后2 min內貫入度小于5 cm。

（8）樁位準確、樁身連續垂直，樁距誤差不大于15 cm，垂直度偏差不大于1.5%。

6 碎石樁施工后的試驗檢測

本項目采用慢速維持荷載法檢測碎石樁路基承載力特征值是否滿足150 kPa的設計要求，檢測時以自卸車作為反力，手動1 000 kN油壓千斤頂加荷，油壓表量測荷載，兩塊百分表量測沉降變形，分8級逐級加荷，每級相對穩定，標準觀測時間間隔按規范進行。選擇具有代表性的兩個試驗點，荷載試驗結果見表1、表2。

表1 K267+140.3-16＃荷載試驗結果匯總

表2 K280+798.4-27＃荷載試驗結果匯總

7 結束語

碎石樁加固軟土地基具有擠密、排水降壓和砂基減震作用，因其具有技術可靠、機具設備簡單、操作技術易于掌握，節省三材、加速施工進度、節約成本等的特點而廣泛應用。當然，在利用碎石樁法加固軟土地基施工過程中應注重理論聯系實際，結合施工現場實際地形地質情況，依據試驗數據,確定科學合理的施工方案，并加強過程控制，用試驗數據和施工經驗來指導施工；碎石樁法施工完成后，一定要進行預壓和定期沉降觀測，并做好監測記錄。

［1］國道207線寶昌至三號地（蒙冀界）段高速公路兩階段施工圖設計，2008.6.

［2］舒懷珠.振沖碎石樁處理飽和軟弱土地基的工程應用研究［J］.公路水運，2008 年 08 期.

［3］趙明.碎石樁復合地基理論分析與試驗研究[D].湖南大學，2002年.

［4］張榮堂.碎石樁在寧合高速公路上的應用[J].中國市政工程，1996年04期.