振动沉管碎石桩监理要点.docx

振动沉管碎石桩在高速公路软基处治中的应用及施工、监理要点

云南省公路工程监理咨询公司李诚

我国地域辽阔，土类众多，其中松、软土占有相当的比例。这些土的强度极低，压缩性较大，抗震性极差。在公路工程建设中经常会遇到类似的软弱土地基，如何对这一类地基进行加固利用，使其既能满足建筑强度和稳定性要求，又能够缩短工期，减少投资，这是地基处治工作中非常重要的环节之一，也是确保工程质量和结构安全的关键所在。
振动沉管碎石桩早期主要用于挤密砂土地基，随着现代研究和实践的深化，特别是高效能的专用施工机具出现后，其使用范围不断得到扩大、推广。近些年来，我省高等级公路应用振动沉管碎石桩处治软弱地质构造等不良地基已越来越广泛，实践证明，其效果显著，方法可靠，不失为一种经济、快捷的软弱地基处治办法。
砚山—平远街高速公路第一合同段K5+050～K5+280为一软弱地基，地表为褐黄～褐灰色土，呈可～硬塑状，造价人才网经采用振动沉管碎石桩加固地基处治后，效果良好，基础稳定，达到了预期目的。
现就这一处治办法谈一谈本人的一点看法，不妥之处请各位同行指证、批评。
一、工程地质概况
砚山—平远街高速公路K5+050～K5+280段地表较低凹，据云南省公路规划勘察设计院《工程地质勘察报告》，地表为褐黄、褐灰色软—可塑状粘土，根据静力触探资料，其厚度为0.6～0.8m，K5+230段软土较厚,最厚达15.6m，平均厚为11.48m，标贯2～3击，为褐黄、褐灰色软～可塑状粘土。根据静力触探资料，其锥尖阻力qc=360～870Kpa，侧壁摩阻力fS=18.6～54.3Kpa，比贯入阻力PS=540～1270Kpa，容许承载力为60～120Kpa。下伏基岩为灰岩，弱风化，碎石～碎块状，裂隙发育，见溶蚀痕迹和溶蚀小孔，容许承载力为1500～2000Kpa（详见图一、工程地质纵剖面图）。

图一工程地质纵剖面图
二、振动沉管碎石桩加固作用原理
由于淤泥质粘土属饱和软土，碎石桩起着置换软土的作用。对于软弱层不太厚的情况，桩端可以直接作用于下部坚硬岩层，此时复合土层中的桩体在荷载作用下会产生应力集中，由于桩体的压缩模量远比软弱土大，故而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会遂渐集中到桩上去，从而使软土承担的压力相应减少。结果，与原地基相比，复合地基环保人才网的承载力明显提高，压缩性显著降低。如果软弱层厚度较大，桩体也可不贯穿整个软弱土层，软弱土层只有部分厚度转变为复合土层并起着垫层的作用，将荷载引起的应力向四周横向扩散，使应力分布趋于均匀，从而提高地基整体的承载力，减少沉降量。
在振动沉管过程中，由于振动、挤密、扰动等作用，尽管地基土中会出现较大的附加孔隙水压力，但随着时间的推移，原地基土的结构强度有一定程度的恢复，孔隙水压力遂渐向桩体转移消散，其结果是有效应力增大，颗粒结构重新排列，形成比较稳定的颗粒接触关系，监理工程师论坛孔隙数量显著减少，土的结构趋于致密，稳定性增强，强度不断增大。
碎石桩在地基中还起到竖向排水通道和提高土基抗滑能力的作用，大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，促进了土中孔隙水压力的消散，提高了饱和粘性土排水固结的能力，使沉降稳定加快。
三、设计方案
一）、填料
根据砚平高速公路所处地理、经济的环境，振冲碎石桩使用填料采用2～5cm的碎石，碎石由岩石或砾石轧制而成，应洁净并具有足够的强度，其颗粒形状具有棱角，不得掺有软质石和其它杂质。计算碎石充盈系数为1.32，碎石灌入量按0.17m3/m计算。
1、碎石主要技术指标要求；
岩石抗压强度碎石压碎值针片状颗粒含量含泥量泥块含量坚固性<10的颗粒含量≥60MPa≤16%≤25%≤5%≤0.7%≤5%≤5%2、碎石通过圆孔筛的颗粒级配规格；
筛孔尺寸（mm）累计筛余（按质量百分比计）504031.5252016级配区0－520－4540－7065－9085－9595－1003、材料检验频率：
碎石桩所用的碎石除岩石强度发生变化检验外，上表所列各项应按每批不超过400m3检验一次。
二）、桩的设置（布置）情况
碎石桩采用振动沉管成孔，套孔直经为φ377mm，成桩直经d为φ400mm，布桩形式采用正三角形，且在坡脚外缘外打2—3排碎石桩。平均桩长H为4m，桩间距B为1.0m。（如图二、碎石桩深层处治图）。
三）、表层处治
碎石桩施工完毕，桩头50cm左右为松散状，密实程度较小，应进行碾压使其密实。碎石桩顶铺设60cm厚的碎石垫层和30cm厚的碎石土垫层，在碎石土垫层上铺设两层土工格栅，土工格栅间距为60cm。

图二碎石桩深层处治图
四）计算
1、桩间距计算
桩的平面布置为正三角形（图三），将每根桩承担的处理面积化为一个等面积的等效圆Ae，则Ae分别与正六边形的面积相等，即：

图三加密效果图
Ae=√3/2