淺談?wù)駴_碎石樁復(fù)合地基加固技術(shù)
2015-07-09
引言：
碎石樁按成樁工藝分振動沉管擠密碎石樁、振動水沖碎石樁和干法振動碎石樁。碎石樁法工藝簡單，加固效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益顯著，近年來在加固地基中的應(yīng)用越來越廣泛。用振沖法加固地基主要是通過在地基中形成密實(shí)樁體和擠密作用，與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力減少沉降和不均勻沉降的作用。振沖碎石樁適用于軟土地基或路基加固,因其不受施工場地限制，施工工藝簡單，效果良好。
1碎石樁及加固原理
1.1碎石樁是指用振動、沖擊或水沖等施工方式, 在較弱地基中成孔后, 再將碎石擠壓入孔中。填料后形成大直徑的由碎石構(gòu)成的密實(shí)樁體。
振沖法是振動水沖法( vibroflotation )的簡稱，由1937年德國凱勒公司制造出現(xiàn)代振沖器錐形機(jī)具，用來擠密砂土地基獲得巨大成功。近20多年來，我國在道路、橋涵工業(yè)與民用建筑地基的處理采用振沖法加固。
1.2振沖碎石樁加固地基是以起重機(jī)吊起振沖器，同時(shí)啟動水泵通過噴嘴噴射高壓水流，在振動和水沖的共同作用下，將振動器沉到土中的預(yù)定深度，清孔后再從地面向孔內(nèi)填入碎石，使土體在振動作用下被擠密實(shí)，達(dá)到要求的密實(shí)度后再提升振動器。如此重復(fù)填料和振密，直至在地基中形成一個(gè)大直徑的密實(shí)樁體與原地基構(gòu)成復(fù)合地基。振沖碎石樁依賴周圍土體的側(cè)壓力保持形狀并承受荷重，承重時(shí)樁體產(chǎn)生側(cè)向變形，基礎(chǔ)對碎石樁施加的應(yīng)力不僅自上而下傳遞，同時(shí)也通過樁體的側(cè)向變形傳遞給周圍土體。這樣碎石樁和周圍土體一起組成一個(gè)剛度較大的人工復(fù)合地基，使得基礎(chǔ)荷重引起的附加應(yīng)力向四周擴(kuò)散，分布趨于均勻，從而提高地基承載力，減少沉降和不均勻沉降，該軟土地基加固方法快速、經(jīng)濟(jì)有效。
2振沖碎石樁加固地基設(shè)計(jì)
在工程地基處理中應(yīng)用振沖碎石樁技術(shù)，需要在施工之前進(jìn)行科學(xué)、合理的施工設(shè)計(jì)，并針對技術(shù)應(yīng)用所需的條件進(jìn)行充足的準(zhǔn)備，以為施工提供有效指導(dǎo)，進(jìn)而提高地基處理的效率。
2.1振沖碎石樁基本屬性以及位置布局的設(shè)計(jì)
振沖碎石樁的基本屬性包括樁長與樁徑。一般來說，振沖碎石樁的樁長與樁徑取決于地基土質(zhì)等因素。對于土質(zhì)粘性較大的地基適宜采用大直徑的振沖碎石樁，同時(shí)考慮土質(zhì)松軟程度，以確定樁長。在此，樁長應(yīng)該盡量滿足地基變形量以及下臥層承載力的需求，并適當(dāng)增加樁長，以保證樁長能夠深入持力層，提高地基的穩(wěn)固性。振沖碎石樁的位置布局主要是指樁間距來說的。振沖碎石樁的位置布局主要有等邊三角形與正方形兩種形式，不同形式的位置布局有不同的樁間距計(jì)算方式。通常都是在修正系數(shù)上略有差別，等邊三角形位置布局形式下，修正系數(shù)采用 0.95d，而正方形位置布局形勢下，修正系數(shù)則采用 0.89d；若地基土質(zhì)粘性較大，則以單根振沖碎石樁承擔(dān)地基處理面積開方的1.08倍來計(jì)算樁間距，以保證樁間距能夠承載地基處理的面積，從而提高地基的穩(wěn)固性。
2.2地基承載力以及地基變形量的計(jì)算
一般來說，計(jì)算地基承載力需要根據(jù)樁體承載力特征值與處理后樁間土承載力特征值之間的關(guān)系，來確定基地承載力。一般來說，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值都在 50 千帕以上；計(jì)算地基變形量則是根據(jù)樁間土壓縮模量與地基變形量之間的關(guān)系來驗(yàn)算，通常施工后地基變形沉降的量應(yīng)控制在 27±3mm，以保證地基的穩(wěn)固性。
2.3竣工后質(zhì)量檢測方法設(shè)計(jì)
振沖碎石樁技術(shù)在地基處理中應(yīng)用施工之后，需要相關(guān)工作人員對施工質(zhì)量等進(jìn)行檢測，以保證施工質(zhì)量達(dá)到施工要求，為工程建筑提供可靠的地基通常，施工人員采用地基荷載試驗(yàn)、動力觸探、標(biāo)貫等手段來檢測地基處理質(zhì)量另外，還要進(jìn)行埋設(shè)沉降觀測桿和位移觀測樁，以一年為限，觀測地基沉降情況，以為地基維護(hù)施工提供參考。
3振沖碎石樁施工質(zhì)量控制
所謂施工質(zhì)量控制就是要謹(jǐn)慎地掌握好填料數(shù)量密實(shí)電流和留振時(shí)間這三個(gè)施工質(zhì)量控制指標(biāo)。要使每段樁體在這三個(gè)方面都達(dá)到規(guī)定值，只有在填料量一定的情況下才能保證達(dá)到一定的密實(shí)電流，而這時(shí)也必須有一定的留振時(shí)間才能把填料振密。一般來說，在粉性較重的地基中制樁或地層中存在軟弱土夾層部位制樁，填料量和留振時(shí)間容易達(dá)到規(guī)定值,這時(shí)還要把好密實(shí)電流這道關(guān)。
振沖碎石樁的施工質(zhì)量控制實(shí)質(zhì)上就是對影響其質(zhì)量的各因素的施工控制，只有將其影響因素進(jìn)行有機(jī)的綜合控制，才能達(dá)到理想的加固效果。對于其影響因素如何控制控制的標(biāo)準(zhǔn)是什么，這些都與工程的地基土性質(zhì)設(shè)計(jì)要求有關(guān)。
4振沖碎石樁加固應(yīng)注意的問題
振沖碎石樁加固松軟土體的機(jī)理清晰明確，加固的效果好，適用范圍廣，但具體選用時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：
3.1當(dāng)需要加固的土體中含有大量的硬質(zhì)巨塊，如大塊石、建筑垃圾等，則難以振沖成孔，構(gòu)筑樁體。此時(shí)振沖法即不宜采用。
3.2振沖制樁過程中，填料在振沖器的水平向振動力作用下擠向孔壁的軟土中，是樁體直徑擴(kuò)大。當(dāng)擠入力與土的阻力達(dá)平衡時(shí)，樁徑即不再擴(kuò)大。土質(zhì)越軟，阻力就越小，樁體亦越粗。若軟土強(qiáng)度過于低下，土的阻力始終不能平衡填料的擠入力，則無法形成樁體，振沖法即不再適用。因此，需要加固的軟土必須具有最小的強(qiáng)度限值。我國建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ 79-2002）規(guī)定振沖碎石樁法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。
3.3振沖碎石樁法在施工的過程中置換出大量泥漿，若在市區(qū)或環(huán)保要求嚴(yán)格的地區(qū)，就要特別作好排污系統(tǒng)工程，進(jìn)行文明施工，滿足環(huán)保要求。
5結(jié)語
采用振沖碎石樁加固地基，復(fù)合地基承載力一般會提高2倍~3 倍，變形模量提高2.5倍~3倍。復(fù)合地基能提高地基承載力，減少建筑物沉降變形，縮短沉降時(shí)間，增加穩(wěn)定性。這種地基加固方法很值得重視，因此，今后要從理論計(jì)算、設(shè)計(jì)、施工技術(shù)上不斷完善、 充實(shí)，使其在地基處理中發(fā)揮更大的作用。
