景文涛
甘肃综合铁道工程承包有限公司 兰州 730000
摘要：以碎石桩对呼准铁路增建第二线DyK32+000～DyK33+989段软基及地震液化加固处理为例，从加固原理、设计参数的取值、施工要点、质量检验的方法等方面进行了分析和论证，取得了良好的效果。
关键词：软基；地震液化；碎石桩；沉降；加固
0引言
碎石桩加固软土地基后形成复合地基，以提高其承载力，增强稳定性，减少沉降量，同时还增强其抗震性能。该法作业规范化、标准化、施工简便，易于操作者掌握，是一种较经济合理的地基加固技术。以呼准铁路增建第二线DyK32+000～DyK33+989段软基及地震液化加固处理为例，对碎石桩处理软基及地震液化的工程适应性、合理性进行了分析论证并经实施，取得了良好的效果。
1 工程概况
本项目位于冲、湖积平原区。地形平坦，地势开阔，地势略向西南缓倾，灌溉水渠发达，地表多为耕地及荒地。
1.1 地层岩性
工程范围内地层主要为第四系全新统人工填土、冲积粉土。
<1>人工填土（Q4ml2）：层厚约2.5～5m，分布于既有铁路路基上，土黄色，成份以粉土、粉质黏土为主，稍湿，稍密，Ⅱ级普通土。
<2>粉土（Q4al2）：厚度8～15m，淡黄色、土黄色，ρ=2.06g/cm3、Gs=2.69、ω=20.73%、е=0.58、WL=24.74、WP=17.29、α0.1～0.2= 0.20MPa-1、Es=8.28MPa，快剪φ=16.83°、C =13.46kPa，固结快剪φ=24.3°、C =26.5kPa，固结系数CVH=1.00×10-4 cm2/s、CVL=1.12×10-3 cm2/s，潮湿，中密-密实，Ⅱ级普通土，σ0=130kPa；其中地面以下1～2.5m处夹厚度约0.5～4.5m软弱层，其静力触探比贯入阻力Ps＜800kPa,ρ=2.0g/cm3、、Gs=2.70、ω=25.12%、е=0.69、WL=26.88、WP=17.28、α0.1～0.2= 0.35MPa-1、Es=6.33MPa，快剪φ=12.53°、C =17.99kPa，固结快剪φ=17.96°、C =27.28kPa，固结系数CVH=6.55×10-4 cm2/s、CVL=4.53×10-3 cm2/s,潮湿—饱和，稍密，σ0=50～80kPa。饱和粉土为地震可液化层。
1.2 气象水文及地震
该工点经过区无地表水，地下水为第四系孔隙潜水，一般地下水位埋深1.5～6m，主要由大气降水补给。地震动峰值加速度值为0.2g，地震动反应谱特征周期为0.4s，相当于地震基本烈度Ⅷ度。最大土壤冻结深度为1.33m。
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1.3 工程措施意见
潮湿—饱和的粉土承载力较低，工程地质条件较差，属软弱地基，需做适当的地基处理；稍密状的饱和粉土属于地震可液化层，其稳定性较差，需做适当的地基处理。
2 设计方案的确定
为满足地基承载力及沉降的要求，结合工程的实际情况、施工能力、工程造价等因素，我们对一些可行的地基处理进行了比较，采用这一加固措施基于以下原因：
与换填法相比，该法可避免大体积的地基开挖，并可有效的减少地基沉降量，增大地基的承载力；与各种预压排水法相比，该法可有效的减少地基沉降量，增强地基土的抗液化能力，而且该法不需要长时间的预压，加固周期短，从而可缩短工期；与钢筋混凝土桩相比，该法可有效的增强地基土的抗液化能力，并且可以节省大量的钢筋、水泥等主要建筑材料，施工简单，费用低廉。
3 振动沉管法碎石桩加固原理
振动沉管法碎石桩是通过成桩过程中对周围砂土、粉土层的挤密、振密作用和靠碎石的压入获得加固效果，使砂土、粉土层的密实度增加；同时碎石桩增强体本身又是一个良好的排水通道，不仅有利于砂土、粉土层中超孔隙水压力的消散，增强土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石桩又与砂土、粉土层共同承担荷载作用，形成碎石桩复合土层。碎石桩加固砂土、粉土地基的主要目的是提高地基土承载力，减少变形和增强抗液化性。加固原理包括挤密作用、振密作用和抗液化作用。
4 振动沉管法碎石桩设计简介及施工要点
4.1 振动沉管法碎石桩设计简介
对DyK32+000～DyK33+989段地基采用碎石桩处理，桩径0.8m，间距2.0m，以等边三角形布置，桩长通过沉降计算确定，处理范围为自既有路堤坡底第一个台阶至二线路堤坡脚外缘扩大两排桩，消除液化时，外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2。于碎石桩顶铺设0.5m厚中粗砂垫层，垫层内设两层土工格栅。
取沉降修正系数ms=1.2，稳定安全系数Fs≥1.2，中心工后沉降s≤20cm，压缩层厚度按附加应力等于0.1倍的自重应力确定，采用压缩模量法计算出工后满足设计要求。为了消除液化，碎石桩需穿透液化层不小于0.5m。
4.2 施工要点
（1）施工顺序
碎石桩处理路基的施工顺序：清理平整场地→放线布设孔位→吊机进场→振孔器就位→振动挤土成孔→清孔→提起振孔器倒入碎石→重复振捣碎石→制桩至孔口→移机至下一桩点。
（2）质量检测
碎石桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，试验桩数不应小于7个。碎石桩的桩身密实度采用圆锥动力触探方法检测，桩间土的抗液化性采用标准贯入试验，检验数量为施工总桩数的2%，且不少于3根（点）。碎石桩的承载力检验采用动力触探试验，承载力特征值不小于300kpa，复合地基承载力检验采用复合地基荷载试验，承载力特征值不小于150kpa，任意抽取的检验数量为施工总桩数的0.2%，且不少于3根。
5 地基处理效果评价
地基加固完成之后，质量检测结果如下：
（1）桩身密实度及单桩承载力
贯入量10厘米不小于7击判定为合格，检测数据显示动力触探击数平均值为8.0～9.6，单桩承载力特征值大于320kPa，满足设计要求。
（2）桩身间土的抗液化性
采用标准贯入试验，检测数据显示实测标准贯入锤击数N值大于液化临界标准灌入锤击数Ncr，桩间土不液化，满足设计要求。
（3）复合地基承载力
采用平板载荷试验，承压板面积选用3.46m2，监测数据显示极限荷载均大于300kPa，取复合地基承载力特征值为极限荷载的一半，得知复合地基承载力特征值大于150kPa，满足设计要求。
（4）沉降观测
通过对路基中线、坡脚设置沉降观测桩，连续6个月观测，每月两次，其沉降速率小于4mm/月，已基本趋于稳定。
6 结语
振动沉管碎石桩作为一项处理砂土、粉土等软弱地基及地震液化的加固技术，使地基的承载力增加，沉降量减少，防止地震液化的发生，在地基处理施工过程中经常使用。通过对呼准二线软基及地震液化的加固证明，设计方案合理，地基处理效果较好，达到了预期的目的。该线自2014年12月开通以来，路基稳定，运营状况良好。
参考文献：
[1]龚晓楠.地基处理手册[K].北京:中国建筑工业出版社.
[2]何广讷.振冲碎石桩复合地基[M].北京：人民交通出版社.
[3]TB10106-2010铁路工程地基处理技术规程[S].北京:中国铁道出版社，2010.
论文作者:景文涛
论文发表刊物:《基层建设》2016年3期
论文发表时间:2016/5/27
标签：地基论文; 碎石论文; 承载力论文; 砂土论文; 土层论文; 荷载论文; 特征值论文; 《基层建设》2016年3期论文;