赵龙

摘要：碎石桩复合地基是处理高速公路软土工程的方案之一，而对于碎石桩地基承载力的检测主要通过单桩极限承载力试验检测;获得加固土密实情况数据则需要应用标准贯入试验进行检测;碎石桩桩体质量评价指标，则需要采用重型动力触探试验检测密实度及桩体均匀性。本文以常安高速公路软土地基处理工程为依托，主要研究碎石桩复合地基完工后，怎样进行质量检测，评定已处理的软土路基承载力等状况，以确定是否能够达到设计要求。

关键词：碎石桩复合地基;单桩极限承载力;标准贯入;重型动力触探

软土地基沉降量大、施工过程中固结时间较长，使其在高速公路建设中受到一定限制。碎石桩复合地基作为软地基处理的一种，需要应用碎石及砂等材料将软土进行置换，利用桩的作用进行振动、挤密从而达到提高地基强度的目的。通过对碎石桩复合地基，单桩荷载进行现场检测试验，获得桩、土和地基的强度特征，而总结碎石桩复合地基处理软土地基的效果。本文的研究思路及结论，期望能为山区高速公路软土路基的设计、施工提供借鉴。

1.碎石桩复合地基承载力和单桩极限承载力的关系

对软土地基采用碎石桩进行处理，承载力将会得到大幅度提高。通过计算获知承载力状况，具体如下：碎石桩复合地基承载力由两部分构成，即碎石桩承载力和桩间土承载力，首先需要确定这两部分承载力并进行叠加，承载力计算公式包括如下两种：

1.1面积比公式分析

碎石桩复合地基极限承载力：

1.2应力比公式分析

假定荷载作用下碎石桩与土之间的应力比n，则可得：

2.单桩荷载现场试验

2.1单桩载荷试验原理及方法

（1）本次碎石桩单桩载荷试验，按现行行业标准试验规程中，关于复合地基载荷试验要点进行。该试验用于测定复合土层承载力和变形参数，需要在承压板以下应力范围内进行。在此过程中承压板中心在垂直方向上应该与碎石桩中心重合，承压板面积与一根碎石桩处理面积相同。承压板底面高度应该等同于碎石桩顶高度，二者处于同一水平面。试坑尺寸三倍于承压板尺寸，试验基准梁支点在其之外，这样才能够保证安全，使试验不受干扰。试验场地周边要保证地基土的的原样性，确保不扰动。

（2）本工程软地基处理，采用碎石桩复合地基。设计数据：①、直径0.4m;②、桩间距1.2m;③、复合地基设计承载力0.2MPa;对工程中复合地基进行单桩荷载试验，要求圆形钢板直径1.26m，处理面积[3.14*（1.26/2）2=1.24㎡]，试验反力来源于压重平台反力装置，通过维持荷载法完成逐级加载直至结束，现场通过分级进行，直到荷载为零。

（3）本试验荷载加载量，需要超过2倍设计压力值，试验时取值为496KN：单桩处理地基面积1.24㎡×200Kpa×2=496KN。

（4）试验通过分级进行加荷，开始按2级加载到124KN，以后6级各加载62KN，共8级。

2.2试验加载装置方法

（1）见图1反力装置为试验提供反力，读数采用试验用百分表进行读取。

（2）平台装置要求：装置必须能够提供足够反力，至少要超过最大加载1.2倍;进行检测时已加足压重并置于平台之上，保证均匀稳固。

（3）通过维持荷载方法进行加载，具体步骤如下：①、加载需要分级进行，通过8级达到最大荷载，首次二级;②、承载板沉降量需要进行多次测量，每次施加荷载后都需要进行，间隔时间为30min;③、相对稳定标准：根据沉降量情况决定是否加载下一级荷载，如果一小时内不超过0.1mm就可继续进行;④、如果有下列情况发生需要考虑终止实验：沉降量突然发生巨大变化，增加幅度较高，承压板附近桩间土出现被挤出情况;沉降量虽然没有突然增加但总和已超过直径6%;加载超过496KN但仍未达到极限荷载;⑤、卸载同样需要分级进行，根据最大荷载分5级，卸载过程中需要多次测量回弹量，每卸载一级都需要进行测读，间隔时间为30min，并且在荷載为0后还需要测读总回弹量，间隔时间三小时。

2.3承载力特征值确定

（1）利用压力—沉降曲线：如果极限荷载值超过2倍对应比例界限值，则复合地基承载力可取比例界限;如果在2倍以下取值为极限荷载值一半。

（2）如果压力—沉降曲线平缓光滑，复合地基承载力特征值可按相对变形值确定：①、如以粘性土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力;②、如地基材料主要为沙土或粉土，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力;③、进行荷载试验时可以用s表示承压板沉降量;其宽度与直径分别由b和d表示，当其在2m以上时以2m计算。

（3）设定单桩静载试验点，总数要超过3点，测定各点数据并计算极值，如果在30%平均值以内，则复合地基承载力特征值可取平均值。

2.4试验结论分析

进行承载力检测试验需要在桩周土体充分固结后才能进行，碎石桩施工完成后至少一个月时间才能够满足条件，以常高速公路软土地基处理碎石桩工程，典型断面K25+210为例，见单桩载荷试验数据表1：

其对应的荷载沉降曲线如图2：

通过碎石桩单桩载荷试验，当加载到480KN时测量复合地基总沉降量，结果为47.31mm～49.26mm，此时承压板直径1260mm，沉降量小于其6%（75.6mm），载荷-沉降关系曲线没有陡降情况，不同级载荷时，沉降曲线光滑平坦，没有明显下弯情况发生。这种曲线标明施加荷载的试验点地基没有进入极限状态，尚存在一定承载能力。目前所参照的复合地基荷载试验要点中规定，在该种情况下以末级荷载作为该处极限承载力。即496kN/1.24m2/2=0.2MPa，与S/b=0.015对应荷载值，二者之中取小值。见表2碎石桩承载力检测结论：

表2中列出8个试验点地基承载力特征值，将各点极差与30%平均值（0.20MPa）相比都未超过后者水平，根据复合地基荷载试验要点所示承载力特征值可以取平均值，为0.20MPa，检测结果达到设计规范要求。

3.桩土应力比试验

在给予不同荷載时进行多次检测，获得桩土应力比。通过埋设土压力计观测桩土应力，埋设位置应为桩顶及桩间土处，选择碎石桩分为K25+205和K25+210两处，测得不同荷载下的桩土应力比并取平均值，用图3进行表示：

当给予荷载最初阶段，荷载量逐渐加大同时桩土应力也在增加，二者呈现正相关;但当荷载继续增大到某值时，应力局限于某一区域而呈现稳定状态，约维持在3.5-3.7之间，此时进行试验验证，桩土应力比检测值符合设计要求（设计要求值3.5）。这一规律体现在图6中。由此说明该工程中碎石桩施工符合设计要求，存在应力集中现象，这种方法对地基起到加固作用，地基承载能力明显提高。

4.标准贯入试验

对地基土进行处理后，密实状况发生改变，具体情况需要通过标准贯入试验检测获得。室内土工试验前需要进行钻探取土，对处理过的土样进行数据采集，共取土四层进行试验，分别测得标准贯入击数，取平均值，与处理前土样平均标准贯入击数相比，结果显示增大将近一倍，这一结果显示应用碎石桩可使土层密实度明显增加，大大改善软土基土密实状况，检测数据见表3：

5.重型动力触探试验

检测碎石桩桩体密实度及均匀性需要应用重型动力触探试验仪完成，经检测数据分析不同深度土层对于桩体侧向围固作用力大小存在差异，桩顶下6m层素填土范围内作用较小，与土层较浅及施工扰动有一定关系，此处标准贯入试验的指标N一般为5～10击;而6m以下土层的动力触探击数大多在10～30击，桩周土围固力随着土层深度加深而进一步加大，桩体密实度也随之发生改变，呈现逐步增高趋势。表4为碎石桩密实度评价表，体现出桩体均匀性及密实度状况，由此不难看出桩体各项指标符合设计要求。

6.结束语

（1）软土地基处理是高速公路工程建设中质量控制关键点，本文以此为目标进行试验总结，获得检测碎石桩单桩极限承载力的静载试验方法。

（2）本文以常安高速软土地基处理工程为案例，对处理过的软土地基进行单桩复合地基静载试验，结果显示碎石桩复合地基可以有效提高承载力，满足高速公路设计要求;同时检测桩土应力比，结果显示碎石桩有明显应力集中现象，进一步证实对原地基起到加固作用;对复合地基土层进行标准贯入试验，对碎石桩桩体进行重型动力触探试验，测得桩周土体及桩体密实度，结果显示满足设计要求。

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