振冲碎石桩联合强夯法处理软土地基适用性研究

一
—
３
一
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量 ， 面下 桩深 为 ８ ０ 穿透淤 泥层 。 地 ． ｍ，
基
∽
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（ ）启 动 水 泵 和 振 冲 器 。 水 压 为 ０ ４ ～ ３ ． ０６ Ｐ ， ．Ｍ ａ水量 为 ２ ３ ｍ ／ ， 振 冲器 徐徐 沉 入土 ０～ ０ ｈ 使
中， 至达 到离 地 面下 深 ８ Ｉ 记 录振 冲器 经 各深 直 ． ｍ；
出 ， 问土 十字板 强度有 一定 程度 的提高 ， 明该工 桩 说
法 对于 加 固软土地 基有 较好 效果 。
（ ） 固后 的 复 合 地 基 承 载力 特 征 值 不 小 于 １加
１ ０ Ｐａ； ８ｋ
竿
Ｏ
（） ２ 使用期 内最终 沉 降量 小于 ３ ｃ ０ ｍ。
２５ 施 工 流 程 ．
（） １ 清理整 平 场 地 。测 量 人 员 标 出场 地 位 置 ，
—
ｌ
合理 布置桩位 。
—
２
（ ） 冲器对 准桩位 。选用 ７ ｋ 振 冲器 ； ２振 ５Ｗ 根据 地质 资料显示 ， 部 １６ 为 回填 山 石 土 ，． ｍ 为 上 ．ｍ ４５
淤泥层 ， 下部 为 粘 土 层 和粉 土 层 ； 了保 证 成 桩 质 为
大 连 港 大窑 湾 港 区二 期 陆 域形 成 了面 积 约 ｌ Ｏ 万平 方米 、 约 １ ｍ 的 淤 泥 区 域 ； 区域 经 过 堆 载 厚 ０ 该 预压处 理后仍 有部 分 区域上部 软土层 未达 到地基 处 理效果 要求 。
本 身 自重及 振 冲力 将 地 基 冲开 ； 孑 后将 振 冲器 拔 成 Ｌ 出， 分批 倒 人 碎 石 料 ， 振 冲器 将 碎 石 振 动 带 人 孔 用 内， 分段 振实 ， 制成 一根 由碎石 组成并 与地基 土 紧密 啮合 的桩 体 。 由于碎 石 逐渐 密 实 ， 冲器 存 在 １个 振
密实 电流 ， 一旦 达到 密实 电流 ， 动 电机 从振 动到不 振
为 使该 区域达 到使用期 荷载 对地基 强 度及稳 定 的要求 ， 采用振 冲碎 石桩联合 强 夯法 ， 小 范 围内进 在 行 了二 次补强 试验 ， 以期 获得 良好 处 理 效果 的施 工
参数及施 工工 艺 。 本文 介绍 了此次适 用性研 究 试验 的主要 内容及 加 固效果 分析 ， 为后 续 大 面积 施 工及 类 似 地基 加 固 提供 指导 。
① 加 固效 果好 。 由于地 基 土含 水 量 较 大 ， 因此
—
平 均值
一 最大值
一 最４ 值 、
碎石 桩形 成 的排水 通 道对 于水 的排 出效 果 很 明显 ， 尤其 是强 夯过后 ， 碎石桩 的位 置存在 自喷现象 ， 各 桩 位 间距越 小 ，Ｌ 孑 隙水压 力 消散速 度越快 ； 碎石桩 形成
产生的冲击波和动应力在土体 中传播 ， 使土体孔隙 中的气体 迅速 排 出或压缩 ， 隙体积减 少 ， 而形成 孔 从
较 密实 的结构 ； 而对 于场 地饱 和黏性土 地基 ， 由于 在
振 冲成桩 过程 中土 体 结 构受 到 破 坏 ， 原 有 的土体 对
结构 强度 会有 一定 的 影 响 ， 经 过 一段 时 间 结构 强 但
２ １ ０ｌ
２ ３ 强夯 法施 工参 数 ．
满 夯 夯 锤 重 １０ Ｎ， 锤 直 径 ２ ２ 落 距 ５ｋ 夯 ． ｍ， ６７ ．ｍ。振 冲结 束 ２周 后进行 强夯施 工 。
２４ 地基 处理技术要 求 ．
在施工前后分别进行 了十字板剪切试验 ， 加固
前 后十字 板 剪 切 强 度 对 比见 图 Ｉ 。从 图 中可 以看
工程软土地基处理 中， 通过分析加 固后检测 ， 明振冲碎石桩联合强夯法对软土地基的处理效果。 表
关 键 词 ： 冲碎 石 桩 ； 振 强夯 法 ； 地基 处理 ； 土 加 固 软 中图 分 类 号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ４１８ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ３— ０ ２ ２ １ ）５— ０ １ ０ １７ ６ ５ （０ １０ ０ ０ — ３
２２ 振冲碎石桩施工参数 ．
根据典 型施工及检测结果 确定 的施工参 数为 ： 振 冲器 功率 为 ７ｋ ， 孔 电流 ５ ５Ｗ 造 ０—１０ 水 压 ０ ４— ５Ａ， ． ０６ ａ留振 时间 １ｓ加 密 电流 ８Ａ， ．ＭＰ ， ０， ０ 回填料 为 开 山 碎石 ， 桩直径 １２ 问距 ３ 振 冲桩呈正 三角 形布 成 ．ｍ， ｍ，
口。
（） ５ 移桩位 继 续 施 工 。 待形 成 区域 后 ， 场 地 将 清理 ， 对 已成 桩 区域做标识 ； 并 施工 中产生 的污水 需 先排 至沉淀池 进行 一 级 沉淀 后再 将 泥 浆外 运 ， 禁 严 直排人 海 ， 防止 污染 环境 。
图 ２ 桩 身 检 验 重 型 动力 触 探 眭 线 ｆ ｌ
・ ３・
强度所得桩间土承载力 ， 依据规范计算 的复合地基 承载力 特征值 如表 １所示 。
由表 １ 见 ， 可 复合地 基承 载力满 足设计 要求 。
０ ５ １ ０ １ ２ ５ ０ ２ ３ ３ ４ ４ ５ ｆ） ５ Ｏ ５ ０ ５ ０ ｄ
４ 结论 与建议
１ 场 地 工程地质 条件
振动 开始 衰减 ， 直至 电机停 机 。在施 工 过程 中 ， 控制 这个 密实 电流 和 留振 时 间是 成孔 的重要 参数 。 强夯法 处理 地基 是利用 夯锤 自由落 下产生 的冲 击 波使 地基 密实 。根 据 地 基 土 的类别 不 同 ， 强夯 加
强 度 对 比 图
３２ 重 型动力 触探试 验 ．
度 的电流值 和 时问 ， 升振 冲器 至孔 口； 复上述步 提 重 骤１ ２ 。 ～次
（） ４ 向孔 内分 批 倒 人 填 料 及 振 密 。选 用 直 径 ３～８ｍ、 ｃ 含泥量 小 于 ５ 的碎石作 为填 料 ； 振 冲器 ％ 将
置。在振 冲碎石 桩施工结束后进行强夯法施 工 。
振冲置换法主要利用振冲器成孔 ， 采用 ５ ｃ ０ｍ× ８ｅ 椭圆形振冲器 ， 冲器头部为菱形 ， ０ｒ ａ 振 尖端有高 压 出水 口连 接 至外 部水 泵 ， 过 高 压水 的 冲击 力 和 通
・
２・
北 方 交 通 ３ １ 十 字板 剪切 试验 ．
３ ３ 堆载检验 ．
（） ６ 强夯。碎石桩施工 结束后开始强夯 ， 通过 碎石桩 排水 通道 出水 效果 明显 ， 现场 配 置小 型潜水
泵排水 。强夯施 工 过 程 中 ， 现 夯坑 周 围 土体 明显 发
隆起或最后 夯沉 量 逐 渐增 大 时停 止 夯击 ， 主要 原 因
在 振 冲碎 石桩 联 合 强夯 施 工结 束后 ， 行 了加 进
∞
为评 价地 基 处理 后 的效 果 ， 在试 验 区施 工 结束
后 进行 了检验 工作 ， 点处 检验 手 段 为动 力 触探 试 桩 验， 桩间处检 验手段 为 十字板 剪切试验 ， 可检验 桩身 成桩情 况 、 点及桩 （ ） 夯 夯 间处 土 质延 深度 的强度 增 长情况 。
沉入填料 中进行振 密 ， 此时 电流随 填 料 的密 实 而逐 渐增 大 ， 电流必须超 过规 定 的密实 电流 ８ Ａ， 留振 ０ 并
施 工 结 束后 ， 振 冲 碎石 桩 抽检 进行 了重型 动 对
力触探 试验 （ 图 ２所 示 ） 试验 表 明 ， 设深 度 范 如 。 打
围内 ， 桩体 动探击 数在 ６击／０ｍ 以上 ， １ｃ 桩体 连续 。
７％ 一 ０ ， ０ ８ ％ 承载 力约 １ ３ ｋａ 厚度 ４ ５ ０— ０ Ｐ ， ．ｍ； 粘 土层 ： 褐色 ， 灰 呈软 ～可塑状 ， 少量 细砂 ， 含 厚
度 ２５ ．ｍ； 粉土层 ： 灰褐 色 ， 可塑 状 ， 粉 细 砂 、 呈 含 中粗 砂 、
度会得 到恢 复 。在 振 冲施 工 完成 后 ， 其 表 层进 行 对 强夯加 固 ， 进一步 提 高 了地基 土 的承载 力 ， 时 ， 同 碎
固区堆载检 验 。堆载 荷载 为 ５ ． ｋ ａ堆 载 面积 ６× １３ Ｐ ，
２ｍ ， 堆载 区 域 中 轴 线 处 布 置 ３个 沉 降 观 点 。 ０ 在 ４
是淤泥 中孔隙水 压力增 加 ， 间隔一段 时 间 ， 待孔 隙水
压力消散后 再继 续施 工 。
３ 施工效 果
根据实测沉降曲线可推算最终沉降量。荷载 ～ 地表 沉 降 一时间变 化 曲线 如 图 ３所示 。 最终沉降计算公式 ： ｓ（。 Ｓ） Ｓ（ ， Ｓ） ３Ｓ ～ 一 。 Ｓ 一 。 （２ Ｓ 一Ｓ ）一（ ， Ｓ 一Ｓ ） 式 中 ： Ｓ 、３ 实 测 曲线 ｔ、 、 时刻 所 对应 Ｓ 、 Ｓ为 ｔ ｔ ：，
口 压
，
（ ） 践证 明 ， 用 振 冲 碎 石 桩 法 联 合 强夯 法 １实 利
处理 软土 地基在 大连 港大 窑湾港 区二期 工程 中的应 用 效果 显著 。
｝ Ｊ时间 …
鲁 ３
进 蛙
（ ） 冲碎石桩 法联 合 强 夯法 处 理类 似 土层 具 ２振
有 以下 优点 ：
第 ５期
北 方 交 通
振 冲碎 石 桩 联 合 强 夯 法 处 理
软 土 地 基 适 用 性 研 究
武青山 张佳运 ，
（． １大连港 口建设监理咨询有限公 司 ， 大连
摘
１６ ０ ；． １０ ０ ２ 辽宁省交通工程质量与安全监督局 ， 阳 沈
１００ ） １０ ５
要 ： 绍 了振 冲碎 石 桩 、 介 强夯 法 的原 理 和 施 工 工 艺 ， 并将 两 种 地基 处 理 方 法 联 合 运 用 于 大连 港 大 窑 湾 二 期
的沉 降值 （ 或压缩 量 ）且 满足 ｔ 。 ２ ， 一ｔ：ｔ一ｔ。 根据地 表沉 降 曲线 ， 计 算 ， 终沉 降 量 Ｓ ＝ 经 最 ６２ ｍ， 后沉 降小 于 ３ ｃ ．ｃ 工 ０ｍ。
第５ 期
武青山等 ： 振冲碎石桩联合强夯法处理软土地基适用性研究
ｏ ｍ∞ ∞ ∞∞ ∞伯 鲫 ∞∞
后 ， 堆场起 明显 的支 撑 作用 ， 不 均 匀 沉 降减 弱 ， 对 使
图 ３ 荷 载 ～地 表沉 降 ～时 间变 化 曲 线
３ ４ 复合地基 承载 力 ．
依据 《 建筑 地基处 理技 术 规 范 》 单 桩 复合 地基 ，
承载力 可 由下式 计算 ：
固基本 原理 可分 为动力 夯实 、 动力 固结两种 情况 ， 其 共 同特 点都 是通过 破坏 土体 的天然结 构并 达到新 的
稳 定状 态 。对 于碎 石 土 ， 由强夯 巨大 的夯 击 能力 所
根 据 一次 堆 载 预压处 理 后 勘察 情 况 ， 该场 地 土
层依 次如下 ： 回填 山石 土 ： 灰色 ， 浅 松散 ， 主要 为强 风化土 ， 含 土量 高 ， 碎石 约 占 ５ ％ ， ０ 粒径 ２—１ ｅ 厚 度 １６ ０ ｍ， ． ｍ； 淤 泥层 ： 灰褐 色 ， 和 ， 流 ～软 塑 状 ， 水 量 饱 呈 含
石桩可以作为强夯处理 的排水通道 ， 提高了被加 固
土体 的透水 性 ， 有利 于提 高强夯加 固 的效 果 ， 密 更 其
实 度和 强度 均会有 显著 提高 。
粘土， 厚度 １５ ，ｍ；
强风化岩层 ： 灰黄色， 较密实 ， 含多量 中粗砂 。 ２ 施工过 程
２ １ 加 固机 理 及 施 工 工 艺 ．
Ｎ】 Ｏ （ ］ ２ 带
１ｓ保证 填料 的密实 度 ； 电流达不 到 规定值 ， 向 ０， 若 应
孔 内继续加填 料 ， 密 ， 振 并记 录这一 深度 的最终 电流 量 和填料量 ； 振 冲器提 出孔 １ ， 复上 述步骤 继续 将 ２重 １
制作 上部 的桩 段 ， 自下 而 上 分 段 制作 桩 体 ， 至 孔 直