振沖碎石樁法在高液限軟粘土地基處理中的應用

任永結 李國寶

(1.天津市勘察院，天津 300191； 2.天津市博川巖土工程有限公司，天津 300385)

振沖碎石樁法在高液限軟粘土地基處理中的應用

任永結1李國寶2

(1.天津市勘察院，天津 300191； 2.天津市博川巖土工程有限公司，天津 300385)

結合振沖碎石樁法在高液限軟粘土地基處理中的應用方法，介紹了振沖碎石樁法在不同地質下的加固原理，討論了振沖碎石樁法在高液限軟粘土地基處理中的施工技術，并明確了監測加固措施，以確保高液限軟粘土地基的加固質量。

振沖碎石樁法，高液限，軟粘土，地基處理

在實際施工過程中，真空預壓法已經廣泛應用于軟土地基的處理中，因為其具有工程造價低、加載速度快以及與堆載預壓法結合形成的真空聯合等特點，從原理上來說，不管是堆載預壓、真空預壓，還是真空聯合堆載預壓其實都是排水固結法。雖然這種方法具有經濟環保等優點，但是還是存在一定不足，當砂土中粘粒含量比較大的時候，一般表現為塑性指數大、高液限等，排水固結法僅僅只能處理游離水，此時就表現的比較明顯。如果此時采用一般的排水固結法來處理高液限軟粘土地基，就很難達到工藝要求，這種現象已經在實際施工中表現出來，因此，采用振沖碎石樁法，可以形成復合地基，從而提高高液限軟粘土地基在加固過程中出現的問題。

1 振沖碎石樁法的基本概述

1)加固工藝。運用振沖法在地基中設置碎石樁進行加固的方法稱為振沖碎石樁法。這種方法可以用于處理抗剪強度大于20 kPa且不排水的粘土、砂土、黃土及人工填土。這種加固工藝是利用振沖器高壓水流加上高頻振動，把振沖器邊振動邊沖到土中預定的深度，經過清孔，然后把碎石從地面向孔內逐步分段填入，在振沖器的作用下，每一段填料都可以密實的填充入孔，最后將振沖器加大振動，重復進行填料和振實，在基地中就會形成碎石樁樁體。振沖碎石樁法的技術特點：a.利用振沖器在尖端發出高壓水來沖擊軟土層；b.利用振沖器旋轉偏心塊來對土層添加水平振動力，使其在振動、自重以及水沖的共同作用之下，合理的沉降到需要加固的位置，然后進行分層加入碎石料，分別使用振沖器進行振實，直到基底，以便于可以在基底由碎石形成碎石樁柱，并且可以與地基嚙合。振沖碎石樁法比較適合于砂性土和粘性土，但是在這兩種土質中存在不同的加固原理。

2)粘性土的加固原理。第一，排水作用。飽和的粘性土由于具有滲透性比較差、粘粒含量比較高、抗剪強度相對比較低等特點，因此存在的約束能力也是有限的。由于選擇了滲透性好以及反濾性好的碎石樁柱，還合理的設置了碎石墊層，從而縮短了土地固結排水的路徑，相對的提高了固結速度，也在一定程度上提高了樁柱的約束力和土地的強度，以此增加了復合地基承載力。第二，降低沉降作用。碎石樁柱的剛度一般都比樁間土的剛度大，因此在荷載的作用下，保證土地協調變形，地基中應力應該合理的向樁身集中，以便于合理的減少樁柱間承受力，從而提高復合地基的承載力，使得沉降量有所下降。第三，置換作用。飽和的粘性土粘粒含量比較大，粘粒之間的結合力較強，所以滲透水無法從土體排出，通過外力的作用擠向四周的土體向周圍土體加力，就會使土體發生側移，地表出現隆起的現象，所以，飽和粘性土地基加固碎石樁不是通過擠樁土而實現的，而是通過剛度大的樁體來置換樁體周圍部分的軟土共同分擔上部的載荷來實現加固。

3)砂土類加固原理。由于砂土類以松散砂土為主要結構，顆粒不穩定、孔隙比較大。在振動和靜力共同作用下，土粒穩定的移至固定位置，促使孔隙減少，主要的加固效果有：a.形成強度相對比較高的碎石樁，從而提高地基的承載力與強度；b.促使松散地基形成擠密小于臨界孔隙比，避免出現砂土因為震動而液化；c.土質加固之后盡可能的減少地基沉降量；d.保證加固之后地基可以形成均勻狀態。

4)適用范圍。a.置換性飽和粘土地基，不以形變控制為主；b.擠密素填土、松散砂土以及雜填土等。

2 工程應用

1)工程地質條件。在處理某港口軟土地基的時候，地基表面有一層厚度為3 m左右的山皮石，深入到11.5 m之內主要是高液限粘土為主，10 m之內，摻雜著粉質粘土和粉土。

2)施工參數。振沖碎石樁法的主要施工工序如下：第一，依據施工的實際需求和角點坐標，合理選擇振沖加固邊線，然后遵守振沖碎石樁柱的具體位置，利用鋼尺確定出樁柱位置并且做好標記，保證能夠準確體現樁柱位置。第二，把振沖器移動到合理的樁柱位置，保證振沖頭可以對準定位標志，然后啟動振沖器，使其緩慢的沉降到土質中，直到可以達到實際加固深度的0.3 m～0.5 m以上。對于上部墊層需要進行很多次擴孔，方便填料。對于下部墊層合理使用先護壁，后成孔的方式來進行施工，即先把料進行擠振，把填料合理擠到軟土周圍形成加固孔壁。第三，形成孔以后，為了避免出現振沖導致的泥漿濃度過大，從而影響沉降，形成孔以后，應該把振沖器合理的停留1 min～2 min，進行沖水清孔。第四，利用開山石渣進行填料，把石料放入孔中，把振沖器放入孔底，使其達到設計高度的0.5 m之上，形成密實電流，并且確保停留時間，首先形成樁柱的頭硬層，然后進行加密封頂。主要施工參數為：樁柱的設計長度為11 m，留振時間為10 s，加密電流為80 A，加密長度為50 cm，水壓為0.4 MPa～0.6 MPa，置換率為0.145，樁徑為1.3 m。

3)加固效果檢測。在施工完成之后，需要檢驗加固效果。檢測樁間土的強度時采用十字板，檢測碎石樁柱的強度采用超重型動力觸探，檢測復合地基的形變時候采用堆載法。加固之后樁間土強度還不是很高，主要就是由振沖碎石樁法在高液限軟土地基處理中的加固原理決定，振沖沒有產生明顯的加固作用，僅僅起到置換作用。除此之外，加固完成之后，檢測加固效果，使得軟土強度不能及時恢復，也是導致強度比較低的主要原因。在設計振沖樁的深度之內，樁柱探擊數大于6擊，依據動探進行計算振沖承載力，振沖樁身動探擊數均大于6擊/10 cm，充分考慮強度差異比較大以及回填料的不均勻性，在計算復合基地承載力的時候，一般承載力按照240 kPa、堆載荷載為51.3 kPa來進行計算，在1 d之內完成加載，面積可以達到6 m×20 m，在中軸線附近設置三個觀察點，測量平均沉降。加載初期沉降量比較快，后期逐漸趨于穩定。在施工檢驗點比較多，統計一些具有代表性的數據作為計算依據。根據實際要求，單樁復合基地承載力計算公式為：fspr=mfpr+(1-m)fsr。其中，fspr為復合基地承載力；fsr為樁間土承載力；fpr為樁體承載力；m為置換率。

3 結語

在高液限軟粘土地基處理中，一般的排水固結法不能達到預期效果，因此采用振沖碎石樁法，形成復合地基，就可以有效地起到加固作用。在不同地質中，振沖碎石法的加固機理是不同的，在軟土中，加固原理是置換加固，在砂性土中，加固機理是振動加密。振沖在樁間土的加固效果并不明顯，但是會形成復合地基，因此可以有效提高地基承載能力。

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Discussion on the application of compacting gravel pile method in high liquid limit soft clay foundation treatment

Ren Yongjie1Li Guobao2

(1.TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China; 2.TianjinBochuanGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Tianjin300385,China)

Combining with the application of compacting grave pile method in high liquid limit soft clay foundation treatment, the paper introduces reinforcement principles of compacting gravel pile method in various geological conditions, discusses the construction technology of compacting gravel pile method in high liquid limit soft clay foundation treatment, and clearifies monitoring and reinforcement meaures, with a view to guarantee the reinforcement quality of high liquid limit soft clay foundation.

compacting gravel pile method, high liquid limit, soft clay, foundation treatment

2015-01-05

任永結(1981- )，男，工程師； 李國寶(1985- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)08-0088-02

TU442

A