振动沉管碎石桩在公路建设中的应用

关键词：公路工程软基深层处治措施 

　　碎石桩作为一种软基深层处治技术，在公路建设中得到广泛应用，适用于软弱地基层厚度较大，含水量高、强度又较低的粘土、亚粘土、淤泥、淤泥质土地段，利用碎石桩对软土地基进行深层处治与采用桥梁跨越、钻孔灌注桩、深层搅拌桩、湿喷桩等技术相比，具有养护时间短、施工方便、安全稳定、对周围建筑物影响较小、就地取材、无污染、加固费用低、工期较短等优点。 

　　安宁至楚雄高速公路，为上海-瑞丽GZ65国道主干线位于云南省境内的一段,连接安宁至楚雄两市，是云南省连接滇西交通运输的大动脉，禄丰联络线连接安宁至楚雄高速公路与禄丰县城，设计标准为二级公路。 

　　安楚高速公路禄丰联络线K12+440～K12+660段，位于水田地段，主要以淤泥质软土为主，厚度为4～６米，软弱层土层含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高,并有流变性和很强的不均匀性。若处理不当，公路使用过程中将会发生持续性的不均匀下沉或滑动变形，造成路面开裂、下沉，影响公路运营期的行车安全，并引起养护成本上升。设计单位根据地质详勘资料并经计算论证，确定采用振动沉管碎石桩结合垫层、格栅的综合处治方案进行深层处治。 

　　一、处治方案 

　　6～10振动沉管碎石桩+60cm厚碎石排水垫层+30厚碎石土过渡层+第一层土工格栅+50cm厚路基填土+第二层土工格栅+路基填土。碎石桩成桩桩径为40cm，按正三角形布置，桩间距1.20m。 

　　二、加固原理 

　　在振动桩机的振动作用下，把沉管打入设计深度，投入碎石，边提升沉管边振动、反插，将碎石振动挤密成桩，桩和桩间土形成复合地基，主要由以下作用提高了软弱地基的承载力： 

　　1、挤密、振密作用：在成桩过程中，沉管对周围土体产生很大的横向挤压力和多向激振力，沉管所占用的土体挤向周围的土层中，使沉管周围的土层孔隙减小，密实度增大。 

　　2、排水固结作用：桩孔内所填充的透水性良好的粗粒料（碎石、卵石、砾石）在软弱地基中形成人工竖向排水通道，解决了土层渗透性差的难题，软弱地基内的孔隙水在填土压力的作用下能够较快完成排水固结过程。 

　　3、置换及复合作用：成桩后，碎石桩与桩间土体组成复合地基，对于穿过软土层的碎石桩，桩端直接作用于下部坚硬土层，将部分上层荷载直接向下传递。 

　　三、施工工艺 

　　1.清表：清除表层耕植土。 

　　2.铺设30cm碎石垫层。 

　　3.设备进场安装。 

　　4试桩：在处治区域内选择一块相对平整并有代表性的场地进行试桩，在放样点准确安放C25预制混凝土桩头，桩机就位后按照每拔管1.0m、1.50m、2.0m对应反插深度0.5m、0.5m、1.0m三组数据的打设方式，每组数据打设三根试桩，在试桩过程中，对每根桩的碎石加入量、拔管时间及留振时间进行记录。试桩打设完成后，检测其密实度、有无断桩、颈缩桩等缺陷。对试验及检测结果进行整理分析，确定满足规范及设计的参数指导施工。 

　　5.按照桩放样定位 桩机就位 振动沉管 上料 拔管并反插 成桩 移动桩机进行下一桩的放工，如此循环，直至完成全部碎石桩的施工，通过检验合格后，施工下道工序。 

　　四、施工控制要点及注意事项 

　　1.在沉管上每隔50cm用醒目的油漆标出尺寸线，据此保证设计桩长、每次拔管长度、反插深度等控制参数。 

　　2.保证原材料质量，应选用未风化的机轧碎石、砾石、卵石，粒径控制在19mm～63mm，含泥量不大于10%。 

　　3.在碎石桩长可以贯穿软弱层的地段，选用带有预制混凝土桩尖的碎石桩机，有利于提高复合地基的承载力；软弱层厚度较深，碎石桩未贯穿的淤泥质土、粘土、粉性土等软弱土层，宜选用沉管下端带有活瓣的碎石桩机，以降低成本。 

　　4.成孔过程中，应随时检查沉管的竖直度，不得大于1.5%。 

　　5.严格按试桩结果控制电流、水压、留振时间；并分次加入碎石；注意桩头段的处理。 

　　6.成桩过程中如遇有暗河、空洞等情况时，应停止施工，查明情况并制定有效措施后方可继续施工。 

　　7.加强成桩后的检测，通过重型动力触探试验、静荷载试验等方法检测单桩承载力、地基承载力。 

　　8.沉管碎石桩施工现场，临时用电线路多，地面潮湿，易发生漏电现象；桩机的振动，易发生高处坠物及物体打击等伤害，因此应加强现场的安全管理工作。 

　　五、处治效果 

　　振动沉管碎石桩完成后，复合地基的检测承载力大于180KPa,单桩承载力及密实度均符合设计及规范要求，经二年的试通车，竣工验收时，该段路基各项检测指标满足要求，处治效果良好。