碎石樁法處理軟基在工程中的應用

羅青松

(中國市政工程中南設計研究總院，廣東深圳 518034)

1 工程概況

該工程位于深圳市龍崗區坂田街道，道路東北側、東南側均有現狀的萬科居民樓，西北側和西南側為空置地。場地地質上層為素填土，平局厚度11.59 m，稍濕，松散～稍密，由粘性土和碎石組成，厚度大，夾塊石，結構松散，工程性能差，勘察報告顯示未經處理，不能直接作基礎持力層;下層為礫質亞粘土，灰褐色，黃褐色，濕，可塑～硬塑狀，由粉、粘粒組成，含砂及礫，砂礫含量大于50%，巖芯呈土柱狀，水浸易軟化崩解，系由粗粒花崗巖風化殘積而成，強度一般，工程性能一般，可作道路及其他輔助設施的基礎持力層;最下層為風化花崗巖。

設計道路路基落于軟弱的素填土層，不能直接作為道路路基，需進行地基處理。

2 軟弱地基處理方案對比分析

2.1 換填墊層法地基處理

換填墊層法是道路地基處理中常用的軟弱地基處理方式，適用于淤泥、素填土、雜填土等，處理方式為將基礎下一定深度范圍內的土層挖除，然后回填以強度較大的砂、砂石或者灰土等，并分層夯實至設計要求的密實度，作為路基的持力層。換填法適用于淺層地基處理，處理深度可達2 m～3 m。在飽和的軟土層上換填砂石墊層時，砂墊層具有提高地基承載力，減小沉降量，加速軟土的排水固結作用，本法的優點是可就地取材，施工方便，不需要特殊的機械設備，既能縮短工期，又能降低造價。由于該工程素填土層平均厚度達到11.59 m，填土厚度較大，采用換填墊層法不經濟，實施困難。

2.2 強夯法地基處理

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。一般能量的強夯處理深度為6 m～8 m，要使強夯處理的深度更深需要增加夯擊能，本工程的素填土厚度為1 m～20 m。原設計為:開挖至基坑底設計標高后，先用5 000 kN·m夯擊能夯3遍～5遍，夯點采用梅花形布置，點距縱橫向分別為4.5 m和4.0 m，每遍的夯點應間隔，且夯距不宜太近，否則相鄰夯擊點的加固效應將在淺層處疊加而形成硬層，從而影響夯擊能向深部傳遞，下一遍夯擊點在上一遍的中間，兩遍之間時間間隔為2周～4周，同一點夯擊4次～6次，要求最后兩擊平均夯沉量不大于100 mm，最后采用2 000 kN·m夯擊能滿夯2遍，滿夯以一錘壓半錘原則搭夯，以保證地表土的均勻性和較高的密實度，施工完成后進行路基承載力特征值的檢測。強夯施工前選擇試夯區1處，試夯面積400 m2，試夯采用單點試夯和群點試夯結合。為減小對周邊建筑物的影響，強夯區臨近現狀房屋一側設置一條2.0 m×3.0 m的減震溝，溝從試夯區兩端每端延伸10 m。

試夯發現，由于地基雜填土較厚，且經歷雨季，土質含水量偏大，單擊夯沉量大，一擊夯沉量約1.2 m～1.5 m，二擊總夯沉量約2.5 m～3 m，夯錘無法起拔，兩擊后的總夯沉量為2.76 m，無法將夯錘起拔。施工進展緩慢，施工3遍過后難以達到收錘標準。經分析，強夯效果不理想的原因如下:

1)常規夯擊能無法達到需要處理的深度，素填土太厚(最深處達20 m)，本次單擊夯擊能為5 000 kN·m，夯擊能太小，施工中常用的最大的單擊夯擊能也僅為8 000 kN·m;

2)單擊夯坑過深提錘困難時可考慮強夯置換，即在夯坑內回填片石，但是強夯范圍在地基處理完成后將建設地下通道，該通道底按設計要求需設置鋼筋混凝土抗拔樁，夯填片石將影響抗拔樁的施工;

3)恰逢深圳地區雨季即將來臨，必須在雨季前完成地基處理以保證后續施工，從而保證工期。因此，必須采取其他有效的方法。

2.3 碎石樁法地基處理

結合深圳地區常用的地基處理方式，考慮采用水泥攪拌樁法和碎石樁法，兩種施工方式的成本均高出強夯法很多，水泥攪拌樁需要養護期，且造價高;碎石樁施工可縮短工期，且造價比水泥攪拌樁便宜，同時可避免施工對周邊建筑的擾動，消除安全隱患，經綜合分析全區域地基處理采用碎石樁法。具體為:碎石樁采用振動沉管樁施工，碎石樁直徑600 mm;樁間距通道范圍橫向2.5 m，縱向2.0 m，可以避開通道底部抗拔樁，其他區域機動車道下樁間距縱橫向2.0 m，人行道下縱橫向2.5 m，樁端穿透素填土層，進入礫質粘性土1.0 m。施工前先試打5根工藝試驗樁，以檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術參數。所有樁施工完成后樁頂設置500 mm礫砂褥墊層，用20 t壓路機全區域重疊輪壓碾壓至少兩遍，最后進行承載力檢測。

3 結語

碎石樁用于不排水抗剪強度小于20 kPa的素填土、雜填土、松散砂土、粉土等地層時，對地基承載力特征值的提高作用顯著，其施工工藝簡單，施工速度快，處理效果明顯。施工時需注意如下要點:

1)碎石投入樁管內邊上拔樁管邊振實，樁管提升至規定高度時將套管再次下沉，利用振動和樁尖的擠壓作用使碎石密實，樁體充盈系數 β=1.2～1.5;

2)振管過程可能遇硬土層，可停止下沉，提升1 m重新快速下沉可穿過硬土層，也可輔以噴水或者射水;

3)施工完成應進行樁身質量檢測和復合地基承載力的檢測。總之，在施工中加強過程控制，可使碎石樁地基處理效果達到最佳。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［2］ JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規范［S］.