碎石桩在地基处理中的应用

[摘要]本文结合工程实例，分析了碎石桩在地基处理中应用，对同类地基有着重要的参考价值。

[关键词]碎石桩 地基处理 土工试验

一、前言

碎石桩加固软弱地基起源于1935年，开始用来加固砂土地基，后来才用来加固粘性土地基。直至1936年，由德国S.Steuerman提出用振动水冲法(简称振冲法)挤密砂土地基。50年代初，振冲法开始用于加固粘性土地基，并成为碎石桩。从此，一般认为以振冲法在粘性土中形成的密实碎石柱为碎石桩。60年代初，联邦德国和英国相继将此法广泛应用于软土地基中，日本也将此法广泛用于加密砂基，取得良好抗震效果。振动沉管碎石桩50年代首先在日本应用，50年代后期引入我国，它适用于处理松砂、粉土、素填土、粘性土、湿陷性黄土等地基。

在国内广泛使用碎石桩加固地基已有二十多年历史了。这项技术已较为广泛地应用于建筑工程、水利工程、道路交通等领域。结合工程实例，对碎石桩的在地基处理中试验研究做些探讨。

二、碎石桩加固地基

1.地基概况

选取某机场地基处理试验E区，其位行区北端。该部位最大填方高度40余米，在地貌上属于洪积区。由工程地质剖面图(图1)可知，该区地层为：耕土，厚0.41～0.50m，平均值0.42m；洪积粉质粘土，厚0.4～12.7m，平均值3.37m，变异系数1.01；细砂厚1.6m；粗砂厚1.3～1.7m，均厚1.50m，变异系数0.189。该区地层复杂，砂层多为透镜体和夹层分布，粉质粘土厚簿不均，多夹碎石、角砾或块石；下伏互层分布的玄武岩全风化和中风化层。区内分布两层地下水。上层为孔隙潜水，下层为承压水。由于地下、地表水的长期浸泡，土层大多处于饱和、可塑、软塑状态，承载力低，变形模量小。

图1 试验区地质剖面略图2.试验参数设计

(1)试验参数设计

按试验要求清除地表植物土后，按照表1采用φ425振动沉管机进行碎石桩施工，桩体材料要求采用碎石、砾石等硬质材料，含泥量小于5%，最大砾径小于50mm。碎石桩施工完成后，将表部松散层碾压密实，并铺设一层50cm厚碎石垫层，碾压密实。

表1 碎石桩参数

(2)桩体材料特性

采用微气孔状玄武岩人工碎石，从该类碎石的颗粒分析(图2)，石粒径主要分布在16mm～37mm范围内颗粒均匀，其他粒径含量10%以内，含泥量很为0.6%，几乎为零。

图2 碎石桩料颗分曲线三、处理后原地面地基性状改善程度分析

碎石桩施工前，在试验区内进行了钻孔取样土工试验和原位动力触探测试；碎石桩施工结束15天后，除了进行钻孔取样土工试验和原位动力触探测试。

1.土工试验

碎石桩施工前，取样孔布置3点，土样采取10个。碎石桩施工后，在原来的钻孔位置同样布置了3个钻孔，根据土工试验表，基本的物理力学指标(比重、孔隙比和液性、塑性指标)变化不大。由于4～9月属于雨季，降雨持续不断，因此，施工后测试的地基浅部含水量明显增高，力学指标反映出地基处理后，压缩系数、内摩擦角等略微有改善。

2.动力触探测试

地基触探曲线图表明，触探曲线反映深度0～5m(局部达6m左右)以内动力触探击数普遍较低，土性较差；地基处理后，在加固深度范围内，动力触探击数有较大提高。

四、结束语

在地基处理工程中，通过试验及试验分析，得出一下认识：

1.试验区地基土孔隙比较大，含水量高，浅部处于软塑―流塑状态，中―高压缩性，厚度较大，透水性较弱，采用碎石桩进行处理是适当的。

2.采用碎石桩处理能较大程度提高地基土的透水性，可以缩短填方地基的排水固结时间，有利于填方地基的变形稳定。

3.地基处理的检测方法较多，试验区进行了土工试验、动力触探、载荷试验，对处理效果评价是可行的。通过大量检测分析，桩体大部分明显较原地基的动力触探击数大大提高，但是经过地基处理的桩间土的动力触探击数未发生明显改善，这主要是由于碎石桩的总体置换率较低，挤密效果相对较差的缘故。

参考文献：

[1]唐业清.土力学基础工程新进展，1988，7.

[2]地基处理手册.中国建筑工业出版社，1988，8.

[3]叶书麟.地基处理工程实例应用手册.中国建筑工业出版社，1998，8.

[4]岩土工程手册.中国建筑工业出版社，1994，10.

[5]工程地质手册.中国建筑工业出版社，1992，2.

(作者单位：河南中铁七局郑州工程有限公司)