碎石桩处理软土地基的经验总结

作者：董宝成

来源：《城市建设理论研究》2013年第43期

摘 要：结合碎石桩在丹庄高速公路的实际应用，详细的介绍了碎石桩的施工工艺及施工过程中的注意事项，实践证明了碎石桩在处理软土和砂土液化的地基是一种非常可行且经济的方法，值得推广。

关键词：碎石桩，地基，施工，工艺

Abstract: According to the actual application in Dan Zhuang freeway gravel pile, this article introduces the matters needing attention in construction technology and construction process of gravel pile in. Practice has proved that the gravel pile in soft soil and sand liquefaction foundation is a very feasible and economical method is worthy of promotion. Keywords: gravel pile, foundation, construction, technology

中图分类号：TU47 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013） 前言

随着我国经济的快速增长，在公路、市政建设也在大踏步的前进，在工程的设计和施工过程中，软土地基是经常遇见的一种地基形式，在处理软土地基的时候我们常常采用堆载预压、塑料排水板、换填、粉喷桩、水泥土搅拌桩、挤密碎石桩等方法。其中碎石桩较为常用，其可以就地取材，经济适用。

碎石桩加固地基主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，与原地基构成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。 一、工程概况

丹东至庄河高速公路路线起点位于丹东市西北7公里处古城子，路线终点位于庄河市的徐岭镇。通过地质钻探、静力触探、现场十字板剪切试验及室内试验等手段对丹庄高速公路进行了详细的勘察。软土路段地层上部0.8米～3.5米为软塑状态的粘性土，其下的软塑～流塑状态的淤泥质粘土、淤泥质亚粘土、粉细砂地层，该层物理力学性质差，具有高压缩性、低承载能力等特点，其主要物理力学指标如下：天然含水量为24.3～58.9%，接近或大于液限，孔隙比为0.95～1.660，饱和度大于95%，液性指数为0.9～1.5，压缩系数大于0.7，垂直固结系数

小于2.0×10-4～26.0×10-4m2/s，三轴粘聚力为17～25kPa，内摩擦角小于4.5°，标准贯入试验为5击以下，静力触探0.2～0.6 kPa，十字板抗剪强度15～40 kPa，固结程度差、强度低。其下为性质较好的中粗砂、卵砾石层或基岩。全线软土主要分布于K19～K116段之间，整个软土路段长51.2公里。根据丹庄高速公路地基的实际情况我们因地制宜地采取了不用的处理软基的方法，现将采用碎石桩处理软基的方案介绍给大家。 二、施工的准备阶段 1、机具准备

一个施工作业面需要配备以下施工机具： 1）、振动打桩机 2）、起重机 3）、振冲器 4）、自卸车 5）、装载机 2、材料准备

未风化的干净砾石或轧制碎石，具有足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有软质和其它杂质，粒径20mm～50mm，含泥量小于10%。 3、作业条件

a 清除路基范围内原地表，场地平整。 b 做好场地临时排水系统，施工便道通畅。 c 工序流程图编制完成，并安置在现场。 三、施工的操作步骤及方法

碎石桩的施工分为湿法碎石桩施工和干法沉管碎石桩施工两种，现就这两种施工工艺详细的介绍给大家。

（一）、湿法碎石桩施工

1、成桩试验

大面积开始施工前，必须进行成桩试验，以验证设计参数，确定施工控制参数。施工控制参数包括：密实电流、供水压力、供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等。

1）、成桩试验数量不少于5根。设置试验桩时，需认真记录桩的贯入时间和深度、冲水量和水压、压入的碎石量和电流的变化等，以确定桩体在密实状态下的各项指标，并以此作为施工碎石桩的控制指标。

2）、试验桩施工完毕后，需对其中的3根试验桩进行标准贯入试验，并对其中的2根进行荷载试验，以检验施工设备和方法是否符合设计及规范的要求。

3）、若一次试验不成功，需改装或更换设备，改变施工方法，进行两次或多次试桩工序，直到5根桩全部符合要求。

2、碎石桩施工顺序按以下程序进行：

整平原地面→振冲器就位对中→成孔→清孔→加料振密→关机停水→振冲器移位。 施工工艺的具体要求如下：

1）、定位。起吊振冲器，对准桩位，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。 2）、成孔。打开水源，启动振冲器，使其在压力水冲击作用和振动作用下贯入地层至设计深度。水压可用200～600kPa，水量可用200～400L/min，造孔速度0.5～2.0m/min。记录振冲器经各深度的水压、电流和留振时间。

3）、清孔。成孔后，为排出孔内稠浆，振冲器在孔底停留约1min，借助压力水将泥浆排出。

4）、制桩。根据加固地基土的性质，选择合适的填料方式，孔壁容易坍塌的软粘土地基中，不宜使用连续加料的施工方法。每次填料数量根据土质条件而定，每次填料高度不应大于50cm，填料量在0.15m3～0.5m3，将振冲器沉至填料中进行振实。当振冲器工作电流达到密实电流时迅速提起，再继续加料、振密，如此反复直至孔口。

5）、重复以上步骤，自下而上逐段制作桩体直至孔口，记录各段深度的填料量、最终电流值和留振时间，并要符合设计及规范规定。

6）、关机停水。振冲器完成一根碎石桩后，即关机停水，移位至下一桩位施工。

以上施工参数数据需根据成桩试验确定最终采用值。 （二）、干法沉管碎石桩施工 1、成桩试验

大面积开始施工前，必须进行成桩试验，以验证设计参数，确定施工控制参数。 1）、成桩试验数量不少于5根。设置试验桩时，需认真记录拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填碎石量、电机工作电流，保证桩体连续、均匀、密实。并以此作为施工碎石桩的控制指标。

2）、试验桩施工完毕后，需对其中的3根试验桩进行标准贯入试验，并对其中的2根进行荷载试验，以检验施工设备和方法是否符合设计及规范的要求。

3）、若一次试验不成功，需改装或更换设备，改变施工方法，进行两次或多次试桩工序，直到5根桩全部符合要求。 2、单桩施工的施工工艺如下 1）、机具定位

将打桩机就位，将桩管向下垂直，使桩尖对准桩位标记，继续向下垂直移动桩管使桩尖入土。调整桩机搭架，使沉管与地面基本垂直，倾斜度一般控制在1%以内。 2）、沉管至设计深度

启动振动器，把桩管压入土中。沉管达到设计深度后，进行碎石灌注作业，将碎石由加料口注入桩管内。 3）、桩身拔管

管内灌入碎石高度需大于1/3管长，方可开始拔管，应有专人负责碎石灌入量，以防超灌或少灌，拔管时应先振动5～10s后开始拔管，边振边拔，使碎石料从套管内排出。每拔高1.0m后进行振动反插，反插深度为0.5m左右。 4）、拔管成桩

振动沉管碎石桩的拔管作业程序为：灌料后原位振动—— 振动拔管—— 振动反插—— 振动拔管—— 再次罐料——第二次振动。 以此为循环周期直至到设计桩顶标高完成一根桩施工作业。然后将机具移至下一桩位。 四、施工的质量检测

施工结束后应间隔一定时间方可进行质量检验，砂石桩的质量检验可采用单桩载荷试验的方法，对桩体可采用动力触探试验检测，对桩间的土体进行检测可采用标准贯入、动力触探、静力触探等方法进行检测。桩间土体检测的部位应在三角形或正方形中心。检测数量不应少于孔数的2%。竣工验收质量检验应采用多桩复合地基或单桩复合地基载荷试验。试验数量不少于总桩数的0.5%，且每个单体建筑物不得少于3点。 五、施工中的注意事项

1、振动法施工应根据试验确定的工艺参数，严格控制拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填碎石量、电机工作电流，保证桩体连续、均匀、密实。

2、当实际灌碎石量没有达到设计要求时，应在原位将桩管打入，补充灌碎石后复打一次，或在旁边补桩。

3、碎石桩施工时，软弱黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。 4、为保证碎石桩施工质量，碎石用量采用分桩，分区同时控制。 六、小结

1、施工前应进行操作及安全培训，持证上岗，确保操作人员熟悉、掌握施工机械设备的性能及操作规程。

2、所使用的机械设备要在显著位置悬挂操作规程牌。规程牌上应标明机械名称、型号种类、操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。

3、采用湿法施工，施工场需事先开挖排水系统，将成桩过程产生的泥水集中引入沉淀池。定期将沉淀池底部的厚泥浆挖出运送至预先安排的存放地点。

4、桩顶部的松散桩体需挖除，或用碾压等方法使之密实，随后铺设并压实垫层。在整个施工过程中，需保证碎石料不被周围土体污染。

5、碎石桩施工段落，應在醒目位置立标示牌，标明桩长、桩径、施工状态等内容。