小議干振碎石樁在處理軟土地基時的施工工藝

摘要：干振碎石樁是采用預沉導管、重錘振動壓入工藝施工的碎石樁。其原理主要是振密和擠密松散沙土、粉土、黏性土、素填土、雜填土等地基。現在我國公路地基施工中得到了廣泛的應用，本文結合實踐，探討了干振碎石樁處理軟土地基的施工工藝。

關鍵詞：干振碎石樁 軟土地基 施工工藝

作為一種較為有效的地基處理方法，振沖碎石擠密樁由于施工簡便，費用低，不需鋼筋水泥等主材，并作為抗震防液化處理手段而在我國得到廣泛應用，但由于振沖碎石擠密樁在施工過程中用水量較大，故容易造成嚴重的泥漿污染，而干振碎石樁就可克服這一缺點。

1 原材料要求

碎石樁施工碎石由巖石或礫石軋制而成，應潔凈、干燥并具有足夠的強度和耐磨耗性，其顆粒形狀應具有棱角，不得摻有軟質和其他雜質。施工中采用天然級配為1cm～３cm的碎石，含泥量小于5％，并不得含有大于４cm的顆粒。

2 機械設備的要求

干振碎石樁需采用走管式或履帶式振動成樁機，內置平底活頁式樁尖，樁管d426ｍｍ，樁管長度為設計樁長加3ｍ，并設有二次投料口，錘重大于35kＮ，工作電流80A左右，激振力大于280kＮ，配備發電機功率大于120kＷ。

3 設計參數

以某高速公路設計為例：①碎石樁長度一般為6ｍ～13ｍ，設計樁徑0.5ｍ，樁間距1.4ｍ，平面上呈梅花形布置。②加固寬度至坡腳外2ｍ。③單樁承載力≥300kPa，復合地基承載力≥150kPa。

4 試樁要求

①在施工前，根據現場的實際情況，選擇具有代表性路段范圍外成樁工藝和成樁擠密試驗。②試樁的成樁擠密和成樁工藝試驗，目的是為了調查各種機械參數，為大面積施工提供各種數據，保證工程質量。③試驗項目包括成樁時間、深度、壓入碎石量、提升高度和速度、擠壓次數和時間、電機的工作電流等，以確定樁體在密實狀態下的各項指標，以此作為設置碎石樁的控制指標。④試樁數為9～16根，按3ｍ×3m或4ｍ×4m布置，并對試樁進行標準貫入試驗和承載力測試，以檢驗施工設備和方法是否符合要求。⑤主要試驗內容：樁間土的標準貫入試驗；復合地基載荷試驗；單樁承載力試驗。⑥若一次試驗不成功，應改裝或更換設備，改變施工方法，進行二次試樁或多次試樁的設置，直至全部試樁都符合要求。

5 具體施工工藝

5.1 施工放樣，清理并平整場地，必要路段鋪設碎石墊層，振動成樁機就位，校正樁管垂直度≤1.5％，校正樁管長度符合設計樁長。

5.2 用振動成樁機將樁管邊振動邊沉入土層，每下沉0.5m留振30ｓ，沉入速度控制在2ｍ/ｍin～3ｍ/ｍin，直至設計深度，稍向上提樁管，使樁管下端的活瓣樁尖打開，樁管及樁尖外壁的真空破壞，這樣可以減少起拔摩阻力。

5.3 停止振動，立即往管內裝入碎石，直至灌滿為止。起振拔管，為了使樁管內碎石密實，在拔管前先留振1min，邊振動邊勻速拔管，拔管速度控制為1ｍ/min～1.2ｍ/min，為使擠出拔管下端的碎石更加密實，每提升1ｍ留振1min。

5.4 根據單樁設計碎石用量確定第一次投料的成樁長度（約為樁管長度一半），進行多次反插直至樁管內碎石全部投出。

5.5 再次投料，直至灌滿，啟動拔管，并進行多次反插，至管內碎石全部投出，反插深度應小于樁管長度，每提升1m反插0.5ｍ。

5.6 提升樁管高于地面停止振動，進行孔口投料至地表，啟動反插并及時進行孔口補料至該樁碎石料全部投完為止；在孔口加壓，保證孔口石料的密實。

5.7 加料時應停機加料，并注意提升速度，防止因提升過高而出現斷樁或縮頸現象，應每提升4ｍ投料1次。

5.8 樁孔內的碎石灌入量應通過現場試驗確定，結算時可按設計樁孔體積乘以充盈系數β確定。

5.9 提升和反插速度必須均勻，反插由深到淺，每根樁反插次數視情況而定，每次３～５遍，每根樁不得少于12遍。

5.10 試樁（施工）過程中應及時挖除樁管帶出的泥土，孔口泥土不得掉入孔內。

5.11 施工過程中應記錄沉樁深度、制樁時間、每次碎石灌入量、反插次數、電機電流值。

5.12 施工碎石樁時，應根據試驗樁的成果嚴格控制電流，使其大于密實試驗樁的電流。

5.13 擠密碎石樁時，對砂土、粉土和雜填土地表宜從外圍向中間進行，對于黏性土地基宜從中間向外圍或隔排施工。

5.14 碎石樁施工完畢后，其頂部應鋪設碎石或砂礫墊層。在整個施工過程中，應保證碎石料不被周圍土體污染。

5.15 碎石樁樁長應嚴格按照設計長度施工，當進尺困難且電機電流為空載電流2倍或將施工機架多次頂起時，可認為已到硬土層或巖層。

6 容易出現的質量事故及防范處理

6.1 斷樁或縮頸

由于土壤含水量大于臨界含水量，在成樁過程中的強力振動造成土壤液化，在拔管灌注碎石過程中造成縮頸或斷樁，影響工程質量。

斷樁或縮頸與土壤的含水量及施工工藝有著密切關系。對于含水量＞40％的地基，筆者認為不宜使用碎石樁，建議采用旋噴樁；對于含水量較大但不超過40％的地基，為防止出現斷樁、縮頸，在施工過程中應降低鉆進速度和拔管速度，減小激振力，控制碎石投入量，便可避免斷樁、縮頸的發生。

6.2 承載力不足

①對淤泥層深度不了解，未能穿透淤積層，形成軟弱下臥層，導致承載力不足。②反插次數不足，碎石的充盈不足，沒有反插的部位碎石密實度小，影響承載力。③樁長不夠。由于選用的機型較小，激振力小，本來沒有達到設計樁長，誤認為已經到達硬上層或巖層。

6.3 樁尖活瓣未能打開

樁尖活瓣沒有打開使樁長不夠或者灌石量不足。采取的措施是更換樁尖活瓣或調整各種施工參數，找到與之相適應的參數來保證工程質量。

7 碎石樁的質量檢驗

①單樁碎石灌入量應≥０.224ｍ3/ｍ。②檢驗碎石量、沉管振動時間、提升速度和高度、擠密時間、樁位偏差等。③施工前對樁間土做標準貫入試驗，比較各土層強度的增加情況，判斷土層的承載力。④樁身密實度檢驗時，應采用重Ⅱ型動力觸探法，貫入量10cm時，擊數應≥5擊。⑤復合地基承載力的檢驗。⑥單樁承載力的檢驗。

總之，碎石樁施工必須從原材料、施工工藝等各個方面加強質量控制，只有這樣，用碎石樁處理軟地基才是一種好的方法。