摘要：本文在对干碎石桩定义和原理进行介绍的基础上就原材料、机械设备等方面的要求进行了阐述，并且为了进一步探讨干镇碎石桩的设计参数、试桩要求、施工工艺等以河北某高速公路泥炭土软基处理工程为例就行了探讨。
关键词：干振碎石桩；软基处理；施工工艺
国内外关于处理泥炭土地基的方法较多，并且随着现代技术的发展其处理方式逐渐完善成熟，当前浅层处理法、换填法、超载预压法、砂井排水法、挤密砂桩法、桩基法等都是常见的处理方式。在不同的项目中这些技术发挥着不同程度的作用。
早在1994年，我国开始研究泥炭土处理技术。镇江勘察测绘院张武戎初步研究了江苏镇江泥炭土工程性质，进行了一系列的机构、压缩、抗剪试验[1]；铁道建筑总公司第二勘测设计院黄俊等人在1999 年分析研究了南昆线七旬泥炭土压汞和水分张力试验结果[2]；2007年1月东南大学的张留俊、黄晓明等人也曾电镜扫描分析过泥炭的微观结构，对泥碳的含水性质、固结及次固结性质进行了研究，并且采用固结实验分析了连云港淤泥、苏州泥碳、南通淤泥三种软土的性质，比较了泥碳地基和一般软土地基之间存在沉降速率区别 [3]。
本文将分析研究干镇碎石桩在具体工程实例中的应用方法。
1 干振碎石桩加固机理分析
干振碎石桩主要利用的工艺是预沉导管、重锤振动压，其最终目的是将松散沙土、粉土、黏性土、索填土、杂填土等地基进行挤密处理，提高地基承载力。
贯穿软弱层施工和不管穿施工是干振碎石桩加固的两种主要情况。如果整个软弱层厚度适中，可以采用贯穿整个软弱层的方式形成复合地基，复合地基比原地基有着更高的承载力，能够减少其压缩性，可以充分发挥集中应力的作用。另一种为软弱土层较厚的情况，此时可以不贯穿整个软弱层，仅将部分软弱地基转变成复合土层，充分利用应力扩散和均布作用保证均匀分布应力，从而将整体的承载力提高，将沉降量减少。
通过整理采集到的数据能够发现，在制桩前后，土层间的土的性质会受到振动、挤压、扰动等因素的影响降低原土强度，而完成了复合地基施工后很长一段时间都能够保证桩间土的有效应力，提高地基的强度。
2 设计要求
1）桩孔直径
如果桩径较小那么需要适当增加桩数，这必然会导致打桩、回填工作量增加；但是如果桩基d设计的过大那么成孔机械设备的要求会增加，一旦机械设备不达标会导致桩间土缺乏足够的挤密。综合考虑，通常将桩径设计为50-80cm之间，具体的数值要通过现场试验确定。
2）桩距和桩排
可以采用正方形、矩形、三角形的桩位布置方式。桩距的设置通常取桩径2-3倍数值或者定位1.5-2.8m。
3）桩孔深度
碎石桩长度计算应当从基础底开始，通常设置为6-13m。
4）承载力
确保单桩承载力不低于300 kPa，复合地基承载力不低于150 kPa。
2 工程实际应用
2.1 工程概况
本文以河北某高速公路加宽项目为研究对象，该项目的软弱土层主要是A、B、C、D 四匝道地表。在谁家过程中，将干振碎石桩处理方法应用于B、C匝道。
2.2 设计依据
1）设计人员计划采用干振碎石挤密桩处理该地区路基。
2）软土（粘土）层。通过勘查可知本工程软土层的色泽为灰黄色~灰黑色~黑色等，其中可以发现腐殖植物，沉积、浸染了泥炭质，局部存在不均匀的软塑状态的淤泥地质，有着光滑的切面，属于高压缩性土。在钻孔分布了大约1.20~2.70 m厚度的软土，其物理、力学指标为：
2.3 处理方案
（1）应用挤密碎石桩技术，确保泥炭土下的砂土层承载力提升能够达220 kPa，有着较为良好的承载力，故可以作为持力层。本工程将桩长定为6m，设计深度在0~-6.0 m。
（2）本工程将挤密碎石桩直径定为50cm，布桩采用正方形方式，采用2.0 m×2.0 m的桩间距。
（3）fpk取480 kPa，为碎石桩桩体竖向承载力特征值，fsk取120 kPa，为天然地基承载力特征值。
2.4 施工工艺
（1）进行放样测量，碎石垫层找平，准备好振动成桩机，将桩管垂直度误差控制在1.5%以内，同时保证桩管程度能够满足设计桩长的需要，充分做好校正工作。
（2）打桩过程中，用振动成桩机将桩管打入并做好留振工作，按照每下沉0.5m留振30s的方法进行打桩，通常每分钟沉入量控制在2-3m，直到满足设计深度的要求未知，将桩管上提，确保打开活瓣桩尖，真空破坏桩管和桩尖外壁从而将起拔摩擦阻力降低。
（3）振动停止后立刻将碎石装入管内，直到将管灌满。在拔管钱应当留置一分钟以达到桩内碎石密实的目的，然后边振动边将管桩匀速拔出，同城每分钟拔出速度为1-1.2m，每提升1m要留置1min从而保证下端碎石的密实度。
（4）在碎石用量的确定中，可以用首次投料成桩长度作为基准。
（5）再次投料多次重复拔管动作后全部投出管内碎石，反插为深度约为0.5m，提升为1m。
（6）当桩管比地面高时振动停止，充分做好补料工作从而保证充分做好填料工作，然后通过压实孔口石料确保密实度能够达到规定要求。
（7）停机加料并且充分做好提升速度控制，避免速度过快出现断桩问题，通常在提升4m后进行一次投料。
（8）通过现场试验确定桩孔内的碎石灌入量，按照设计桩孔体积乘充盈系数β确定最终结果。
（9）匀速进行提升和反插工作，反插坚持从深到浅的原则，反插次数根据每根桩具体情况确定，通常需要3-5遍。
（10）试桩中容易有泥土随着桩管带出，要注意避免这些泥土进入到孔中。
（11）对施工具体操作过程及各个参数进行详细记录，不得遗漏，不得弄虚作假。
（l2）要根据试验桩成果对施工碎石桩的电流进行严格控制，保证能够比试验桩电流密实度大。
（l3）应当从外围向中间完成机密碎石桩砂土、粉土、杂填土的施工，从中间向外围或隔排完成挤密碎石桩施工。
（l4）完成碎石桩施工后要将碎石或者砂砾摊铺在顶部，确保周围土体不会污染随时料。
（l5）应当严格按照设计长度完成碎石桩桩长施工，工作人员在施工中如果发现进尺出现了困难，电机的电流是空载电流2倍那么基本认为工程施工已经达到硬土层或岩层。（图1为干振碎石桩施工流程图）。
2.5 质量事故防范
1）断桩或缩颈
在成桩过程中受到土壤含水量过大导致土壤液化问题的影响，在拔管灌注碎石的过程中容易出现断桩或者缩颈的问题对工程质量产生不良影响。
土壤含水量和施工工艺对于断桩或者缩颈现象有着紧密联系。笔者认为对于超过40%含水量的地基不适合采用碎石桩，可以用旋喷桩进行处理；对于在40%以内含水量的地基可以通过将钻进速度以及拔管速度降低的方式降低断桩或缩颈现象出现的概率。通过这种方式能够将激振力减小，对碎石投入量进行良好控制，继而避免出现断桩缩颈问题。
2）承载力不足
（1）没有充分了解淤泥层深度，没有将淤积层穿透导致下卧层软弱，缺乏足够的承载力。
（2）反插次数、碎石充盈缺乏导致碎石密度无法达到要求，缺乏足够承载力。
（3）桩长不足。机械设备选型不恰当导致激振力不足，加上设计桩长不达标导致误以为已经达到岩层。
3）桩尖活瓣未能打开
如果桩尖活瓣打开不完全很可能会导致桩长或者灌石量不足，可以通过将各种施工参数进行合理调整或者将桩尖活瓣更换的方式提高施工质量。
图1 干振碎石桩施工流程图
3 效果检验
工程项目施工竣工后需要做好施工质量的验收工作，评价施工效果，为了提高检验的准确性和客观性，应当在28天后检测了复合地基的桩体密实度和承载力。
随机选择了两个桩点进行静荷载试验来确定复合地基的承载力情况。
各桩的静载试验点的抽检结果通过P～s曲线显示出来，其处于圆滑曲线状态，相对变性质为0.008，对应的荷载大于最大加荷值为360kPa，因此单桩复合地基承载力特征值确定为最大加荷值的一半即180kPa。
表1为检测结果汇总表，图2为检测P～s曲线图。
根据检测数据结果可知，本工程处理后复合地基承载力能够达到设计标准规定，干振碎石桩施工技术有着良好的加固效果。
4 结论
（1）通过检测得出其单桩复合地基承载力满足设计要求。
（2）本文研究得出结论，在泥炭土地基处理过程中，采用干振碎石桩处理技术能够发挥良好的效果，不过不同区域的地质条件有一定的不同，所以该技术的应用需要充分考虑当地的实际情况，避免盲目投入使用。
参考文献
[1] 张武戎.江苏镇江泥炭土工程特性的初步研究[J].勘察技术，1995（1）：11~13
[2] 黄俊.南昆线七甸泥炭土研究的新技术及新方法[J].路基工程，1996（6）：13~18
[3] 张留俊，黄晓明，王攀等.泥炭的微观结构及工程性质[J].中国公路学报，2007，20（1）：47~51
[4] 周乔勇.泥炭土工程特性及地基处理技术研究[D] 石家庄：石家庄铁道学院，2008
[5] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].
论文作者:白亚东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/21
标签：碎石论文; 泥炭论文; 承载力论文; 地基论文; 土层论文; 软弱论文; 密实论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;