振动沉管碎石桩在高速公路软土地基中的应用关键词：高速公路液化地基干振碎石桩施工振动沉管碎石桩在高速公路软土地基中的应用刘刚江苏省中成建设工程总公司，210041摘要：干振碎石桩由于能克服振冲法在施工中耗水量大和泥浆污染的缺点，近年来在国内得到了较多的应用，但用来处理高速公路液化地基，国内尚无先例。

本文结合连徐高速公路液化地基的处理，对干振碎石桩的施工过程及其质量控制措施进行了较详细的阐述。

关键词：高速公路液化地基干振碎石桩施工Vibrates the Settling Tube Broken Stone Marker in HighwaySoft Soil Ground ApplicationLiu GangIn Jiangsu Province becomes the construction project corporation, 210041Abstract: Inspires the broken stone marker dry, because can overcome inspires flushes the law the water consumption to be big in the construction and the mud pollution's shortcoming, in domestic obtained many applications in recent years, but uses for to process the highway to liquefy the ground, domestic still did not have the precedent. This article unifies Lian the Xu highway to liquefy the ground processing, to inspired the broken stone marker dry the construction process and the quality control measure has carried on the detailed elaboration.Key word: Highway，Liquefies the ground，Inspires the broken stone marker dry，Construction1、概述连(云港)徐(州)高速公路地处苏北平原北部，沿路线从东向西依次为滨海海积平原、沂沭河冲积平原、黄泛冲积平原和山间盆地。

海积和冲积平原广泛沉积了第四纪全新世(Q4)砂土和亚砂土(即各类低液限粉土、粉质土)及Ip＜10的低液限粘土。

尤其是邳州市境内及其以西的废黄河黄泛平原表层，亚砂土和粉细砂所占比例较大，而且多处于松散状态，加之地下水位较高，又处于饱和状态。

同时沿线基本烈度处于7～8度区，这些构成了砂土液化的基本条件。

经对可液化土层在相应烈度下液化势的分析计算，根据部颁《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)要求，应采取适当的地基加固措施，但如何在地基加固处理措施和工程投资之间寻求平衡是一个十分困难的问题。

碎石桩是指用振动、冲击和水冲等方式在软弱地基中成孔后，将碎石挤压入土孔中，形成由碎石所构成的密实桩体，在《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)中称之为粒料桩。

干振碎石桩是一种采用预沉导管、重锤振动压入工艺施工的碎石桩，它克服了振冲法在施工中耗水量大和泥浆污梁的严重缺陷，近年来在国内得到了较多应用。

但采用干振碎石桩来处理高速公路液化地基，国内尚无先例。

干振碎石抗处理液化地基的原理主要是振密和挤密作用和排水减压作用。

2、施工控制2.1施工准备工作2.1.1编制振动沉管碎石桩施工组织设计，清理平整场地，清理表面腐植土层30cm，消除高空和地面障碍物；测量放线，测量地面整平后的标高；严格按布桩图布设桩位（桩间距及形式应按设计要求进行，桩间距允许偏差为±10cm）。

2.1.2机械设备。

本工程碎石桩采用振动桩机振动成孔，桩机应根据桩径、桩长及加固工程与周围建筑物（民房）的距离相适应作出选择，工程上常用的型号有DZ22、DZ40、DZ60、DZ90A等。

根据设计桩径400mm的要求以及满足工程进度的需要，决定采用DZ40-60系列走管式振动沉桩机，内置平底活页式桩尖；桩管直径一般为377mm或426mm；并设有二次投料口，最大沉桩深度能达20m；锤重≥35kN；激振力≥280kN；配套发电机功率≥120kW；容积相等的小推车数辆。

2.1.3材料。

碎石桩碎石填料应采用未风化、抗浸蚀的干净砾石或轧制碎石，粒径20～50mm，含泥量不得大于5%，内摩擦角不小于38°。

2.1.4劳动力组织。

振动沉管碎石桩施工的劳力定员根据打桩机的台班生产能力确定。

每个施工班组通常由6～9人组成，班组以打桩机为中心建立各自的岗位责任制，在班组长的统一指挥下开展工作。

2.1.5现场工艺性试桩。

施工前，根据设计要求在现场进行制桩试验和必要的测试，便于确定主要技术参数，以保证大面积施工质量。

应选择符合设计和规范要求的石料进行试桩，并记录制孔、清孔、制孔时间和深度、钻进速度（m/min）、压入碎石量及电流变化等，以选定科学合理的施工技术参数。

确定的设计参数和施工工艺控制标准值如表1所示。

2.2施工过程2.2.1施工工艺流程场地平整→测量放线→桩套管就位调整→桩套管下沉及接管→终孔投料→振密→桩套拔出。

2.2.2施工中的工艺要求（1）定位。

由测量技术人员按设计桩位通过轴线控制点逐个施放在现场，做好标示。

（2）桩套管就位调整。

当桩管被吊入卡桩钳口后，由指挥人员指挥将桩管徐徐下到桩管底活瓣离地面10cm左右为止，然后夹紧桩管，微调桩机使桩尖（活瓣）对准桩位，并将桩管沉入土0.5～1.0m，再从桩的两个正交倾斜面校正桩身的垂直度，待桩身的垂直度偏差小于0.5%时才开振。

（3）套管下沉及接管。

桩套管就位后，开动振动锤使套管徐徐振入土中。

当第1节套管入土离地面0.8～1.0m时，进行接桩。

接好桩后，再振桩。

如此循环直至记录全过程的电流值、速度、时间等，并要求随时校正桩锤与桩身的中心线重合，以防偏振。

振桩过程中，如发现下沉速度突然减小，此时可能遇上硬土层，应停止下沉而将桩略提升0.6～1.0m，重新快速振动下沉，可较易打穿硬土层而顺利下沉。

沉桩时如发现有中密以上的细砂、粉砂、重粘砂等硬夹层，其厚度在1m时，可能沉入时间过长或难以穿透，继续沉入将易损坏桩头和桩机，并影响施工质量。

此时应会同有关部门共同研究，根据实际情况采取恰当的措施。

（4）终孔投料。

当桩管贯入量达到设计高程时，终孔前振动锤最后贯入度小于3～4mm以内，或者振幅衰减为额定的1/3～1/5以下，应停振终孔，把桩管提升到一定高度（下料顺利时提升高度不超过1～2m），提升时桩尖自动打开，桩管内的碎石流入孔内。

（5）振密。

碎石从桩管投料口处投入桩管内时边振实、边往上拔桩管，形成密实碎石桩，提升速度控制在5～8cm/min。

当桩套管提升到规定高度时，将套管再次下沉，利用振动及桩尖的挤压作用使碎石密实。

压振密实度以标高为主，电流控制为辅。

压缩比为2:1，即管中料每2m压缩到1m。

（6）桩套管拔出。

重复（4）和（5）二道工序，桩管上下运动，碎石不断补充，桩体不断增高，直至将桩套管拔出地面，碎石桩完成。

2.2.3施工要点（1）碎石桩施工顺序应先单排后双排，由外往里进行，圆弧段桩距，以轴线为控制，内弧稍密，外弧稍疏。

（2）施工时要注意电、料的控制。

电主要是控制振密过程中的密实电流；料要注意加料不得过猛，原则上要勤加料，但每批不宜加得太多，每振密段也不宜太长（≤50cm），碎石料粒径<5cm，其含泥量不超过5%。

（3）制桩时严禁周边土方开挖，以防止桩身位移。

（4）施工结束后，应将基底标高下的松散层挖除或夯压密实，随后加铺20cm厚的碎石垫层，以利于排水。

3、质量通病及防治措施3.1质量通病施工时遇到的主要难点是碎石的振密，由于碎石振密施工具有隐蔽性，若仅靠电流控制、仪表读数及经验等来判断施工情况，难以保证不会对工程的质量、进度和成本造成影响。

对在处理高速公路软弱地基时易出现质量通病采取的防治措施详见表2。

3.2解决措施（1）碎石必须要有良好的级配，且碎石料径不大于50mm。

同时要保证碎石的强度。

（2）应严格控制留振时间和密实电流的变化，留振时间达到施工控制参数的要求，切勿欠振；而密实电流的变化反映挤密程度及效率。

当电流达到一定的不变值，表明桩体的密实度接近饱和。

（3）桩机操作人员必须具备操作上岗证，施工技术员要在现场监测记录数据，并比较电流等参数是否在预计的范围内。

如遇到特殊情况须改变电流等参数，要及时指挥操作人员的操作。

（4）每次开工前要检测桩机的性能以及仪表工作是否正常。

（5）在强调碎石振密的重要性的同时，应该切忌过分振压碎石桩，只要达到设计和规范的要求即可。

过分振压碎石桩不仅增加了碎石用量，而且还有可能使地基土的天然结构受到扰动而导致破坏，承载力反而降低，经现场观测证明，碎石在达到密实状态后再加压会变松，碎石桩成孔时应采用静压，至持力层时振动钻进1m即可。

4、施工质量检验及效果评价施工过程必须严格执行施工工艺，检查施工记录。

施工完毕，必须进行检测，以检验处理效果。

4.1质量检验方法及结果施工过程必须严格执行施工工艺，检查施工记录，施工完毕必须进行检测，以检验处理效果。

4.1.1检验方法(1)单桩碎石灌入量检查；(2)对桩间土采用标准贯入试验；(3)采用瑞利波法(S∧SW)检验复合地基效果。

4.1.2检测时间在施工结束7d后即可进行。

4.1.3检验频率(1)单桩碎石量检查按规定频率随机抽查；(2)标准贯入试验以桩数的1%控制；孔位随机布置，特殊地段适当加密；(3)瑞利波法按1点/40m，在中心线两侧各15m处交叉布点。

4.1.4检验标准(1)单桩碎石灌入量应不少于0.224m3/m；(2)桩间土标准贯入试验N63.5≥8击，则认为处理达到要求；(3)瑞利波测试测出剪切波速Vs≥200m/s，则处理效果达到设计要求；否则，应加测标准贯入试验，如N63.5≥8击，方可认为达到设计要求；(4)如不满足设计要求，应查明原因并采取相应措施。

4.2效果评价(1)干振碎石桩可以有效地加固可液化地基，本区加固后的检验成果表明，无论采用1.4m桩距还是采用1.6m桩距，加固后均消除了液化；达到设计目的。

(2)干振碎石桩加固可液化地基可以大大提高地基承载力，载荷试验结论表明，两种桩距处理后的复合地基容许承载力比处理前提高了1倍左右，均达到或超过了设计要求(150KPa)。