试论砂桩挤密法在处理软土地基中的应用

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砂桩挤密法在软基施工中的应用

作者：郑华

来源：《城市建设理论研究》2013年第36期

摘要：软基处理是工程建设中所需面临的重要问题。需根据其工程特点、使用范围，选择适合的软基施工方法进行路基加固处理。本文重点对砂桩挤密法在软基处理的相关问题进行分析和阐述，并通过实例，对砂桩挤密法的具体操作及施工效果进行说明和验证。

关键词：软基施工；砂桩挤密法；应用

中图分类号： TU74 文献标识码： A

引言

施工过程中，软基承载力较低，荷载作用下变形较大，会容易发生路基沉陷、路面脱空或路面变形过大等病害，特别是桥头、通道台背等与路基接头处两者沉降量不同，直接影响路面的平整度、线型的平顺和路面结构的稳定。同时，给养护部门也带来了诸多不便。因此在施工过程中，软土地基需要特殊处理。

软基处理的方式多种多样，如砂桩挤密法、强夯置换法、堆载预压法等。不同的软基处理方法适用范围各有不同，需选择适合的软基施工方法进行路基加固。砂桩挤密法在高速公路软基处理较为常见，多用于处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土壤，其挤密效果十分理想，因此得到了较为广泛的应用。

1砂桩挤密法的原理及作用

砂桩挤密法是一种利用振动和挤压作用对地基土进行挤密处理，并在挤密过程中在地基土中回填砂砾材料，砂砾材料通过挤压形成挤密砂砾桩，砂桩与地基土形成复合地基，使得地基的承载力得以加强。

砂砾在打桩机的作用下挤密成桩，砂桩与周围软性土产生挤压，使桩间地基土层的空隙比减小，密实度增强。砂砾桩形成的桩孔在空隙水压力升高时可以起到排水减压的作用；在成桩过程中，振动锤的振动作用对砂砾填料和地基土也起到了预震效果，增强了地基的抗液化能力。砂桩在软基处理过程中主要起了挤密和排水两种作用，对于不同的地基土质发挥的作用也有所不同。砂桩通过桩身与桩间之间的摩擦力对土层中的水分进行挤压，同时桩孔形成的排水通道加快了地基土中的排水能力，提高了土地的固结速度；对于颗粒空隙较大的砂性土，砂桩的主要起到挤密作用，通过桩体与桩体周围土层之间的挤压，减小砂性土颗粒之间的距离，增加土体的强度，提高了地基的承载能力；对于非饱和粘性土而言，砂桩的作用既有挤密效果，又起到了排水作用。 龙源期刊网

浅谈砂桩挤密法在处理软土地基中的应用

西安铁路局西安重点工程指挥部严冰

摘要：近年来，随着铁路建设规模的飞速发展，路线的选择经常不可避免的穿越软土地区，

因此软基的处理已成为普速铁路及客运专线设计及施工中急待解决的关键性技术问题。振动

挤密砂石桩在处理软基方面有着相当广泛的应用，本文结合包西铁路通道（陕西段）工程实

例，阐述了振动沉管挤密砂石桩在软基中的应用。

关键词：软基振动沉管挤密砂石桩

1前言

软土属于第四纪后期海相、湖沼相等的粘性土沉积物或河流冲击物，有的属于新近淤积

物。其天然含水量高、天然空隙比大、压缩系数高、抗剪强度低、渗透系数小，在荷载作用

下，地基承载力低，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，且沉降稳定历时长。它的这些特性

使得部分铁路及高速公路不得不在营运中进行维修，造成巨大的经济损失。现行的软土地基

处理方法有：排水固结法、振密挤密法、置换及拌入法、灌浆法、加筋法、冷热处理法、托

换技术等。综述振动沉管挤密砂石桩法的应用、试验过程及效果，根据工程实际写成本文。

2工程概况及场地工程地质条件

2．1工程概况

工程场地位于包西铁路通道（陕西段）DK276+300～DK316+210处。该段软土分布广

泛且面积较大，拟采用振动沉管挤密砂石桩处理方案，桩长8.5m，桩径0.5m，桩距1.1m，

按等边三角形布置。复合地基综合检测采用如下方法：

(1)现场原位荷载试验；

(2)重型动力触探（N63.5）。

2．2工程地质条件

该场地地下水埋深0～3.0m，各层土的特性如下：

（1）粉土：层厚0.3～2.5m，韧性低；

（2）淤泥：厚层0.3～6.7m，饱和，软塑；

（3）淤泥质粉土：厚层0.9～7.5m，饱和，稍密；

（4）圆砾：揭露最大层厚3.6m，最大粒径7cm左右，一般为0.5～2cm，主要由石英岩、花岗岩组成，饱和，稍密～中密。

软基在未处理前，通过检测知该处允许承载力仅85kPa，不能满足设计所需。为保证该

地段工程构造物的安全与正常使用，需加固。

1 振动挤密砂桩在软土地基处理中的应用探讨

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摘 要：结合工程实践经验，详细地探讨了振动挤密砂桩施工技术在软土地基中的处理工艺，同时结合工程实例来进一步探讨该工艺的技术要点，从工程实践效果表明，该方法具有桩体密度大、充盈系数高、加固效果显著等优势，值得同类工程所参考。

关键词：振动挤密砂桩；软土地基；地基处理

1． 引言

振动挤密砂桩法通过以振动荷裁将砂压入软土地基中，形成直径较大的密实砂桩，从而提高软土地基的抗剪强度，减小沉降量，加速软土地基的固结，提高地基的稳定性。其对于处理软土地基具有较好的处理效果，以下将深入探讨其该软基处理工艺。

2． 振动挤密砂桩法处理软土地基的原理

从工程试验等表明，振动挤密砂桩法通过振动荷裁将砂压入软土地基中，形成直径较大的密实砂桩，从而提高软土地基的抗剪强度，减小沉降量，加速软土地基的固结，提高地基的稳定性。振动挤密砂桩法，对于松散砂质土和软弱粘性土，其加固目的和效果是有所不同的。

结合工程实践，对于松散的砂质土，松散砂质土受振动、挤密双重作用之后，孔隙比减小至临界孔隙比之下，从而可有效地防止砂土地基受地震或其他动荷载影响时产生液化；提高地基的抗剪强度；显著地减少压缩沉降量。对于软弱粘性土，砂桩与软粘土形成复合地基，提高软土地基的抗剪强度和承敦力；可起到防止滑动破坏的作用；砂桩可造成应力集中，因而可减少软土地基的固结沉降；砂桩体成为软土地基中良好的垂直排水通道，因而可加速饱和软土地基的固结，缩短软土地基的稳定时间；因此，振动挤密砂桩法，具有广泛的实用价值。从土质条件来说，除上述的松散砂质土和软弱粘性土地基之外，还可应用于人工填土和泥炭土地基的挤密加固。从工程对象来说，除用于加固油罐地基，各种堤坝的地基以及各种堆场地基等之外，还可应用于船坞、飞机跑道等地基加固处理。

3． 振动挤密砂桩施工技术

施工机具采用履带式砂桩机、砂料装载机、空气压缩机、振动锤(机)、下端带有活门的桩管、减振器、上砂料斗、压缩空气罐(风包)等。结合工程实践经验，对于振动挤密砂桩施工应当按下列顺序进行施工：

挤密碎石桩

处理软土地基的实施及技术分析

姬中达杨辽马宝春河南省公路工程局集团有限公司

目前，河南省的高速公路通车里程已超过4500km，位居全国第一。今后，河南省的高速修建主要集中在中西部山区。山区及重丘特殊的地形，使山间凹地及山脚下的平地在渗水和光照的共同作用下，充分裂隙、风化，形成软土或泥炭类土层。这类土的特点是含水量大、压缩性高、抗剪强度低、透水性差，承载力低，不能满足高速公路路基对于稳定性的要求。挤密碎石桩主要是利用振动、冲击等方式在地基中成孔，然后将碎石、沙砾等粒料挤压入孔中，形成大直径密实桩体。同时在桩周形成一个碎石胶结的挤密带，提高原有地基的承载力，碎石桩与桩间土一起形成复合地基，共同承担上部荷载。挤密碎石桩是在过去解决软土地基承载力的挤密砂桩、砂井等方法的基础上发展起来的一种新的处理方法，近年来，在高速公路处理软土地基方面得到了广泛应用。

1.置换作用对泥炭土、黏土地基，由于土中含有黏性颗粒，且含水量大，黏粒间结合力强、渗透性低，在振动力或挤压作用下土中水不易排走，因此，对黏性土的作用不是挤密，而是置换。2.排水作用在黏土地基中形成一个良好的排水通道，起到排水沙井的作用，缩短空隙水的水平渗透路径，加速软土排水固结，使沉降稳定，地基得以加固。3.加筋作用软弱土层厚度不大时，碎石挤密桩可贯穿整个软弱土层，直达相对硬层，桩体主要起到应力集中作用，从而使软土负担的压力相对减少，复合地基的承载力提高，压缩性减少。垫层作用软弱土层较厚时，挤密碎石桩可不贯穿整个软弱土层，此时加固的复合土层起垫层作用，垫层将荷载扩散，使应力分布趋于均匀，从而达到提高地基承载力和减少相对沉降量的目的。

在软黏土地基中，挤密碎石桩承受荷载后产生径向变形，并引起周围黏性土产生被动抗力，如果软黏土的强度过低，不能使碎石桩得到所需的软黏土和径向支持力，那么就达不到加固的目的。故挤密碎石桩适用于处理地基土不排水抗剪强度Cu不小于20Kpa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。