论碎石桩在路基基底加固处理中的应用

【摘 要】碎石桩是进行路基基底加固的一种有效措施，尤其是在软土地基的处理中应用很广泛。本文作者根据多年施工管理经验，对碎石桩技术在路基基底处理中的加固机理及设计验算方法进行了详细介绍，并与具体工程实例相结合，对碎石桩的施工技术及质量控制方法进行了论述，以期为同行提供借鉴。

【关键词】碎石桩；路基；加固处理；施工技术；质量控制

1、碎石桩的加固机理

所谓碎石桩是指在软土地基中通过冲击、水冲或振动等方式进行成孔，再往孔中挤压碎石或砂形成的大直径密实桩体，从而提高整个软基的抗剪强度，减少工后沉降。碎石桩既可用于松散砂土、粘土、粉土、杂填土、素填土等地基的加固，也可用于液化地基的加固处理。

1.1 粘土类地基加固机理—挤密

碎石桩进行粘性土地基加固主要是利用其排水效果及其本身的强度。其作用效果包括：

（1）碎石桩置换。在粘性土地基中的大直径密实桩体成桩后，形成了粘性土与碎石桩组成的复合地基，由于密实碎石置换了与桩体等量的粘性土，复合地基的承载力要高于原粘土地基的承载力，有效增加了地基的整体稳定性。

（2）上部荷载会在碎石桩上产生应力集中，降低粘土的有效应力，从而减小软基的固结沉降量。实践表明，经碎石桩加固处理的路基沉降量一般会减少20%～30%。

（3）排水固结。粘性土地基会在碎石桩部位形成排水通道，从而加快土体的排水固结速率。

1.2 砂类土加固机理—挤密

砂类土孔隙大，单粒结构且位置不稳定，在振动或静力作用下容易使得土粒移位至稳定位置，从而减少孔隙，土体更加密实。在碎石桩的成桩时，会将桩套管挤压入砂层，从而使该处的土体因被挤向四周而密实。其作用效果包括：

（1）形成高强度挤密碎石桩，提高土体承载力及整体强度；

（2）加固后降低地基固结沉降量；

（3）将地基孔隙比挤密至小于临界值，防止砂土发生振动液化；

（4）挤密加固后，土体应力呈均匀状态。

2、碎石桩的设计验算

2.1 桩径

桩径应根据成桩设备以及地基土质等因素来确定，一般取300mm～800mm。若地基土为饱和粘性土最好选择较大直径。

2.2 处理范围

碎石桩的处理范围应不小于基底范围，处理宽度应由基础外缘延伸1～3排。若为液化地基，基础外缘的延伸宽度应不小于液化土层厚度的一半，且不得小于5m。

2.3 桩位布置方式及桩间距

碎石桩桩位一般采用正方形或等边三角形布置，桩间距则应由现场试验确定。对于粘性土地基，桩间距不得大于碎石桩直径的3倍；对于砂土、粉土地基，桩间距则不得大于桩直径的4.5倍。

2.4 加固深度

（1）当软基土层厚度较大时，对按变形控制的工程，加固深度应能保证处理后的基底变形量在地基容许变形值之内，并能满足软基下卧层的承载力要求；对按稳定性控制的工程，加固深度应超过最危险滑动面以下2m。

（2）当软基土层厚度较小时，加固深度应超过软弱土层。

（3）对于可液化地基，应根据抗震处理深度来确定加固深度。

（4）加固深度不宜小于4m。

2.5 桩体材料

碎石桩一般采用卵石、碎石、圆砾、角砾等硬质材料，最大粒径不超过50mm，含泥量不得超过5%。桩体的填料量应根据现场试验来确定，通过桩体体积与充盈系数β的乘积来估算。β一般取1.2～1.4。若在施工中出现地表隆起或下沉现象，那么根据现场具体情况来对填料量进行增减。碎石桩的桩顶一般应铺设一层厚约300～500mm的碎石垫层。