任永结 李国宝

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

振冲碎石桩法在高液限软粘土地基处理中的应用

任永结1李国宝2

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

结合振冲碎石桩法在高液限软粘土地基处理中的应用方法，介绍了振冲碎石桩法在不同地质下的加固原理，讨论了振冲碎石桩法在高液限软粘土地基处理中的施工技术，并明确了监测加固措施，以确保高液限软粘土地基的加固质量。

振冲碎石桩法，高液限，软粘土，地基处理

在实际施工过程中，真空预压法已经广泛应用于软土地基的处理中，因为其具有工程造价低、加载速度快以及与堆载预压法结合形成的真空联合等特点，从原理上来说，不管是堆载预压、真空预压，还是真空联合堆载预压其实都是排水固结法。虽然这种方法具有经济环保等优点，但是还是存在一定不足，当砂土中粘粒含量比较大的时候，一般表现为塑性指数大、高液限等，排水固结法仅仅只能处理游离水，此时就表现的比较明显。如果此时采用一般的排水固结法来处理高液限软粘土地基，就很难达到工艺要求，这种现象已经在实际施工中表现出来，因此，采用振冲碎石桩法，可以形成复合地基，从而提高高液限软粘土地基在加固过程中出现的问题。

1 振冲碎石桩法的基本概述

1)加固工艺。运用振冲法在地基中设置碎石桩进行加固的方法称为振冲碎石桩法。这种方法可以用于处理抗剪强度大于20 kPa且不排水的粘土、砂土、黄土及人工填土。这种加固工艺是利用振冲器高压水流加上高频振动，把振冲器边振动边冲到土中预定的深度，经过清孔，然后把碎石从地面向孔内逐步分段填入，在振冲器的作用下，每一段填料都可以密实的填充入孔，最后将振冲器加大振动，重复进行填料和振实，在基地中就会形成碎石桩桩体。振冲碎石桩法的技术特点：a.利用振冲器在尖端发出高压水来冲击软土层；b.利用振冲器旋转偏心块来对土层添加水平振动力，使其在振动、自重以及水冲的共同作用之下，合理的沉降到需要加固的位置，然后进行分层加入碎石料，分别使用振冲器进行振实，直到基底，以便于可以在基底由碎石形成碎石桩柱，并且可以与地基啮合。振冲碎石桩法比较适合于砂性土和粘性土，但是在这两种土质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。饱和的粘性土由于具有渗透性比较差、粘粒含量比较高、抗剪强度相对比较低等特点，因此存在的约束能力也是有限的。由于选择了渗透性好以及反滤性好的碎石桩柱，还合理的设置了碎石垫层，从而缩短了土地固结排水的路径，相对的提高了固结速度，也在一定程度上提高了桩柱的约束力和土地的强度，以此增加了复合地基承载力。第二，降低沉降作用。碎石桩柱的刚度一般都比桩间土的刚度大，因此在荷载的作用下，保证土地协调变形，地基中应力应该合理的向桩身集中，以便于合理的减少桩柱间承受力，从而提高复合地基的承载力，使得沉降量有所下降。第三，置换作用。饱和的粘性土粘粒含量比较大，粘粒之间的结合力较强，所以渗透水无法从土体排出，通过外力的作用挤向四周的土体向周围土体加力，就会使土体发生侧移，地表出现隆起的现象，所以，饱和粘性土地基加固碎石桩不是通过挤桩土而实现的，而是通过刚度大的桩体来置换桩体周围部分的软土共同分担上部的载荷来实现加固。

3)砂土类加固原理。由于砂土类以松散砂土为主要结构，颗粒不稳定、孔隙比较大。在振动和静力共同作用下，土粒稳定的移至固定位置，促使孔隙减少，主要的加固效果有：a.形成强度相对比较高的碎石桩，从而提高地基的承载力与强度；b.促使松散地基形成挤密小于临界孔隙比，避免出现砂土因为震动而液化；c.土质加固之后尽可能的减少地基沉降量；d.保证加固之后地基可以形成均匀状态。

4)适用范围。a.置换性饱和粘土地基，不以形变控制为主；b.挤密素填土、松散砂土以及杂填土等。

2 工程应用

1)工程地质条件。在处理某港口软土地基的时候，地基表面有一层厚度为3 m左右的山皮石，深入到11.5 m之内主要是高液限粘土为主，10 m之内，掺杂着粉质粘土和粉土。

2)施工参数。振冲碎石桩法的主要施工工序如下：第一，依据施工的实际需求和角点坐标，合理选择振冲加固边线，然后遵守振冲碎石桩柱的具体位置，利用钢尺确定出桩柱位置并且做好标记，保证能够准确体现桩柱位置。第二，把振冲器移动到合理的桩柱位置，保证振冲头可以对准定位标志，然后启动振冲器，使其缓慢的沉降到土质中，直到可以达到实际加固深度的0.3 m～0.5 m以上。对于上部垫层需要进行很多次扩孔，方便填料。对于下部垫层合理使用先护壁，后成孔的方式来进行施工，即先把料进行挤振，把填料合理挤到软土周围形成加固孔壁。第三，形成孔以后，为了避免出现振冲导致的泥浆浓度过大，从而影响沉降，形成孔以后，应该把振冲器合理的停留1 min～2 min，进行冲水清孔。第四，利用开山石渣进行填料，把石料放入孔中，把振冲器放入孔底，使其达到设计高度的0.5 m之上，形成密实电流，并且确保停留时间，首先形成桩柱的头硬层，然后进行加密封顶。主要施工参数为：桩柱的设计长度为11 m，留振时间为10 s，加密电流为80 A，加密长度为50 cm，水压为0.4 MPa～0.6 MPa，置换率为0.145，桩径为1.3 m。

3)加固效果检测。在施工完成之后，需要检验加固效果。检测桩间土的强度时采用十字板，检测碎石桩柱的强度采用超重型动力触探，检测复合地基的形变时候采用堆载法。加固之后桩间土强度还不是很高，主要就是由振冲碎石桩法在高液限软土地基处理中的加固原理决定，振冲没有产生明显的加固作用，仅仅起到置换作用。除此之外，加固完成之后，检测加固效果，使得软土强度不能及时恢复，也是导致强度比较低的主要原因。在设计振冲桩的深度之内，桩柱探击数大于6击，依据动探进行计算振冲承载力，振冲桩身动探击数均大于6击/10 cm，充分考虑强度差异比较大以及回填料的不均匀性，在计算复合基地承载力的时候，一般承载力按照240 kPa、堆载荷载为51.3 kPa来进行计算，在1 d之内完成加载，面积可以达到6 m×20 m，在中轴线附近设置三个观察点，测量平均沉降。加载初期沉降量比较快，后期逐渐趋于稳定。在施工检验点比较多，统计一些具有代表性的数据作为计算依据。根据实际要求，单桩复合基地承载力计算公式为：fspr=mfpr+(1-m)fsr。其中，fspr为复合基地承载力；fsr为桩间土承载力；fpr为桩体承载力；m为置换率。

3 结语

在高液限软粘土地基处理中，一般的排水固结法不能达到预期效果，因此采用振冲碎石桩法，形成复合地基，就可以有效地起到加固作用。在不同地质中，振冲碎石法的加固机理是不同的，在软土中，加固原理是置换加固，在砂性土中，加固机理是振动加密。振冲在桩间土的加固效果并不明显，但是会形成复合地基，因此可以有效提高地基承载能力。

[1] 刘国桢.浅谈振冲碎石桩法处理软土地基在实际工程中的应用[J].科技致富向导,2011(12):172.

[2] 王本炜,赵 亮.浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用[J].中小企业管理与科技,2010(1):128.

[3] 李 飞.浅谈高速公路软弱地基振冲碎石桩的施工工艺质量检测[J].城市建设理论研究(电子版),2013(10):21.

[4] 张晓渝,黄定坤,桑利雄.浅谈东洱河水库除险加固工程大坝振冲碎石桩处理施工监理工作[J].城市建设理论研究(电子版),2013(1):124.

[5] 李一良,常雅博.浅谈振冲法处理软土地基[J].科技传播,2010(12):129.

[6] 郭金弟.浅谈振冲碎石桩法处理软土地基在实际工程中的应用[J].价值工程,2010,29(9):151-152.

[7] 尹丹丹,宣 红.浅谈振冲碎石桩地基加固中的管理与应用[J].科技创新与应用,2013(10):195.

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

任永结(1981- )，男，工程师； 李国宝(1985- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)08-0088-02

TU442

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