中国水利水电第五工程局有限公司第二分局 四川成都 610225
摘要：依据设计图纸和地勘资料，地下人行通道基础采取碎石桩施工方法。由于基础下土层为回填土，夹杂大量泥岩、砾岩块石，钻机无法持续钻进施工。现采取以下处理措施，首先人工配合机械开挖基础至基底设计标高下4.0m，清理碎石桩施工范围内孤石，之后采取8%石灰土回填至基底设计标高，再进行碎石桩施工。开挖必须分层开挖且预留20cm人工捡底开挖，回填必须分层回填分层碾压，承载力必须符合设计规范要求。
关键词：振冲碎石桩；基底处理；回填土；检测
1 前言
碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或粗颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。目前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。
碎石桩是散体桩的一种，按其制作工艺可分为振冲（湿法碎石桩）和干法碎石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩成为振冲碎石装或湿法碎石桩。采用各种无水冲工艺（如干振、振挤、锤击等）制成的碎石桩统称为干法碎石桩。
振动水冲法是1937年由德国凯勒公司设计制造出的具有现代振冲器雏形的机具，用来挤密砂土地基获得成功。20世纪60年代初，振冲法在德国开始用来加固粘性土地基，由于填料是碎石，故称为碎石桩，之后，在各国推广应用。
振冲碎石桩是指利用振冲器成孔和制作的桩。它是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机后，带动偏心轮，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，使高压水通过喷嘴喷射高压水流，在边振动边水冲的综合作用下，将振冲器沉到土中的设计预定深度，经过清空后，就可从地面向孔中逐段填入碎石，每段填料均在振动作用下逐渐振挤密实，直至设计预定的桩顶或至地面，从而在地基中形成一根大直径的很密实的碎石桩体。
振冲器有两个功能，一是产生几十到几百千牛的水平振动力作用于周围土体，二是从端部及侧面进行高压射水。振动力是加固地基的主要因素，射水协助振动力在土中促进钻进成孔，并在成孔后实心清孔和护壁。
2 工程概况
剑阁县西城客专剑门关站站前广场项目工程位于四川省剑阁县下寺镇，该片区北面有西成客专铁路，南面有绵广高速，西成客专剑门关站站前广场片区项目建设主要内容为 “1+3”配套市政基础设施项目，即：站前广场、站前广场市政道路、温泉路、西成客运专线剑门关站站前广场片区建设用地场平工程等四部分。施工涉及建筑、结构、给排水、电气、弱电、暖通、室外景观工程等专业。
本文主要结合市政道路工程中连接站前广场主广场和入站广场的地下人行通道基底处理，对碎石桩基底处理技术进行研究探讨。该地下人行通道基础下土层为回填土，夹杂大量泥岩、砾岩块石，钻机无法持续钻进施工。现采取以下处理措施，首先人工配合机械开挖基础至基底设计标高下4.0m，清理碎石桩施工范围内孤石，之后采取8%石灰土回填至基底设计标高，再进行碎石桩施工。开挖必须分层开挖且预留20cm人工捡底开挖，回填必须分层回填分层碾压，承载力必须符合设计规范要求。
3 方案设计
本次地基处理采用长方形满堂布桩，采用电机功率为55KW的ZCQ-55型振冲器，振冲处理深度至基岩层下1.0m，振冲碎石桩共约730根，平均桩长12米计。桩身材料采用碎石、卵石、角砾、园砾、砾砂、粗砂或中砂等硬质材料，含泥量不得大于5%，最大粒径不得大于50mm。褥垫层采用天然级配砂石（最大粒径不大于8cm），厚度30cm。
4 施工技术和方法
4.1 基底换填、清除孤石
由于地下人行通道基础下土层为回填土层且夹杂大量泥岩、砾岩块石，不仅地基承载力标准值不能满足地下人行通道对地基承载力的要求值，桩机遇到大块孤石也无法施工，故对其基础下回填土层进行换填处理。
基地换填采取人工配合机械开挖的方法，开挖时放坡开挖，坡比不小于1：1，保证边坡稳定。机械开挖至基底设计标高下4.0m，并清理施工范围内所有孤石。机械开挖时采取分层开挖的方式，基底预留20cm人工捡底开挖。
开挖完成后即可进行回填，回填采取8%石灰土回填至基底设计标高，分层回填且分层碾压，每层虚铺厚度不大于30cm，其承载力必须符合设计规范要求。
在回填完成后，碎石桩施工前进行场地平整，场地平整标高高于地下通道基底标高30cm以上。
4.2 碎石桩施工技术
4.2.1 施工工艺流程
本工程采用的工艺流程见下图
图1 施工工艺流程图
4.2.2 施工工艺
（1）桩位放样
依据布桩图轴线放出施工区域大样，用木桩表明桩位。
（2）排水系统
采用人工在桩位处开挖排水沟槽，布设排污水系统。
（3）机具就位
钻机就位，并将振冲器对准桩位标记。
（4）成孔
将振冲器徐徐沉入土中，严格控制造孔速度，直至设计深度。造孔后边提升振冲器边冲水直至孔口，在放至孔底，如此反复2-3次扩大孔径，最终形成孔径应大于或等于800mm，并使孔内泥浆变稀。
（5）填料成孔
确认造孔合格后，采用含泥量不大于5%、最大粒径不大于50mm的碎石、卵石、角砾、园砾、砾砂、粗砂或中砂等硬质材料。填料量应根据现场试验确定，可依据现场情况予以增减。每次填料高度不宜大于50cm，将振冲器沉入填料中进行振密制桩，完成后提升振冲器继续填料，如此重复造孔填料，振密至桩顶标高以上不小于30cm。
（6）人工清土并截桩
碎石桩施工完成后，人工清土并截桩至设计褥垫层标高，保证桩顶平整。
（7）铺设褥垫层
褥垫层厚30cm，材料为天然砂砾石，采用压路机振动碾压密实。
采用水振冲碎石挤密桩处理地基，桩入深度直到基岩层下1米，振冲碎石桩730根，平均桩长12米计。水振冲碎石桩挤密法处理地基后的回弹模量不得小于30MPa。
4.2.3 施工注意事项
（1）填料可用碎石、卵石、角砾、园砾、砾砂、粗砂或中砂等硬质材料，含泥量不得大于5%，最大粒径不得大于50mm。
（2）施工前应警醒成桩工艺和成桩挤密实验，当成桩质量不能满足设计要求时，应在调整设计与施工有关参数后，重新进行试验。
（3）施工中应选用能顺利出料和有效挤压桩孔内砂石料的桩尖结构，结合本次施工现场地基性质，采用尖锥型活瓣桩靴。
（4）碎石桩施工顺序为由两侧向中间进行。
（5）施工时桩位水平偏差不应大于0.3倍套管外径，套管垂直度偏差不应大于1%。
5 处理效果检测
碎石桩施工完成后7天，对水振冲碎石桩处理效果进行检测。在处理区内随即抽取30根桩进行动力触探测试，在桩间土内抽取30点进行标贯试验。
5.1 动力触探试验
在桩体中心进行超重型（N120）动力触探试验，试验成果见下表。孔的最低击数为3-4击，最高击数超过30击，平均击数为9-20击，整个场地比较一致。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）判断，检测的水振冲碎石桩密度绝大多数味中密，处理效果较好。
5.2 标贯试验
基底换填后、碎石桩施工前的土层平均击数在4-5击，临界击数在8-10击，液化等级为中等。经振冲碎石桩加固处理后，在原钻孔附近做4孔共10组桩间土标贯试验，标贯击数在8-15击，平均值11.2击，均大于液化临界击数，加固后的地基土判定为非液化图，可见本工程地基土经碎石桩加固处理后消除液化效果很好。
6.结论
结合本工程实践表明，对于松散回填土层采用水振冲碎石桩基底处理，对提高土层密实度，消除地基液化，提高地基承载力效果较为理想。水振冲碎石桩孔内填料、设计与施工参数应根据振冲器型号、地质条件、填料性质等，应在施工前现场经试验确定。水振冲碎石桩工艺成熟，施工简便，工期短，质量较易控制，且桩体可就地取材，造价低，在松散回填土、砂土、卵石地基加固处理中具有很好的推广和应用前景。
参考文献
（1）JGJ79-2012《建筑地基处理技术技术规范》[S].
（2）GB50007-2011《建筑地基基础设计规范》[S].
（3）GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》[S].
论文作者:颜其才
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; 地基论文; 基底论文; 标高论文; 填料论文; 土层论文; 散体论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;