沉管碎石桩在某高等级公路软基处理中的应用

此涵洞设计为1.2m厚砼整体基础，基础下设40cm厚碎石垫层，原地面距基础底面2m左右，地基承载力要求为180kPa。根据现场地基承载力试验结果，取此处天然地基承载力为1lOkPa，将其作为桩间的承载力是偏于安全的，即。单桩承载力无试验数据，根据规范有关粒料桩处治软土地基的规定，碎石桩桩体单位截面积承载力标准值可取用2～5倍，考虑到设计桩底将在硬塑状低液限粘土层内，故按经验取值，即。

根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—91)，假设桩径0.5m，桩间距s=1m，桩呈正方形布置，则转换率

承载力标准值

故取桩间距1m，呈正方形布置。

2.2桩长确定

桩长必须穿过软弱土层至压缩性较低的硬层。从地质调查可知，软弱层底面在地面以下9m左右，距涵洞基底7m左右，故取桩长8m(桩顶高程为涵洞基础垫层底面高程)，进入硬土层1m。涵洞段碎石桩基桩径取0.5m，桩长6～10m。

3沉管碎石桩的施工

3.1施工准备

1)施工设备。采用4台DZ-6O打桩机沉管振动打桩。

2)碎石选择。选用未风化的硬质石灰岩。理论上，加固效果与粒径大小及级配有关，在本工程中，采用2～5cm的级配碎石。

3)清理、平整场地，回填坑槽，并碾压平整，确保打桩机在工作面移动正常。

4)测量放样。

5)施工顺序。为了减少制桩过程中对软卧层的扰动，采用间隔跳打的方式施工。

3.2施工工艺

1)桩机就位，校正桩管垂直度，应小于1.5;校正桩管长度及投料口位置，使之符合设计桩长。

2)用振动冲锤将桩管打人土层3m左右(根据淤泥层所处位置而定)时开始第一次投料3m，早投料可防止进入淤泥层后泥浆进入桩管中，造成提升桩管时下料困难。

3)继续锤击桩管使其降至设计桩底标高，桩管打入深度可用在桩管外壁做标高的方法来控制。

4)稍提升桩管，桩尖活瓣打开，停止振动，进行第二次下料，直至单根桩碎石设计数量投完为止。启振拔管，拔管前留振1min，以后边振动边拔管。拔管速度应均匀。

5)提升桩管高于地面，孔口加压至前机架抬起，完成一根桩的施工。

4碎石桩检测

碎石桩试验项目有两个：一是重Ⅱ型动力触探，二是构造物基础复合地基承载力检测。

1)重Ⅱ型动力触探试验用来检验碎石桩的密实性，即检验碎石桩本身的质量，检验频率为桩总数的5%。

2)复合地基承载力的检测方法：①堆载平台静载试验。此方法是目前最基本、最直观、最有效的方法。它采用堆重反力装置，由钢梁构成反力平台，其上配置钢性重物，通过压千斤顶将反力施加到承压板并传递给复合地基;位移传感器正交对称安装于承压板上，通过分级加载、分级卸载测出加载量与位移的关系曲线，判定复合地基承载力。但它存在设备笨重、试验期长、费用高、受场地条件限制等缺点。如对于K34+500涵洞，设计地基承载力为180kPa，依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—91)，试验承压板选用1.4m×1.4m方形钢板，反力配重要在设计要求值的2倍以上，总加载量大于75t，加载相当困难，加载一点最少需要3d，一个涵洞加载2点，共需6d，工期不允许，并且费用高，达2万元/点。②锚桩反力梁荷载装置的静载试验方法。此方法与堆载平台静载试验方法的不同之处在于它由多个(最多可设l2个)锚桩与反力梁系统构成反力荷载来代替直接堆载。此方法设备简单，不用堆载，检测时间短(约1d/点)，费用低(4500元/点左右)。但提供的反力有限，一根桩锚只能提供6t反力，12根锚桩最多提供72t反力，且桩锚对地基有扰动。③附加质量法。该方法通过在地基所选测点施加一定质量的重物而测出地基承载力，它形式上是载荷板试验的模拟，理论上是以单自由度弹簧体系为模型，思路上是测动(动参数)求静(地基承载力)。将一块符合规定要求的承压板平铺在测点地基上，在承压板上堆放一定质量(约相当于静载试验的1/25)，激振后测出由附加质量、承压板、地基所组成的弹簧振动体系的动刚度及地基土参振质量，根据动刚度与地基承载力的关系求出地基承载力。与传统方法相比，附加质量法设备简单，操作简单，测试速度快(1h/点左右)，测试费用低(约3000元/点)。

由于工期紧，对标段内的4个构造物复合地基承载力采用附加质量法进行检测。分2次检测，一次只用1.5h，第三天出结果，保证了施工需要。检测结果(动力触探略)。

从表2可以看出，各构造物回填土部分采用沉管碎石桩处理后，其地基承载力能满足设计要求。说明沉管碎石桩处理该公路回填土地基的效果较好。

另外，采用沉管碎石桩处理可以减少工后检测等待时间，缩短工期，加快施工进度，与水泥土搅拌桩相比可节约投资3O%以上。

参考文献：

[1]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]JTJO17-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].