浅谈振冲碎石桩复合地基加固技术
2015-07-09
引言：
碎石桩按成桩工艺分振动沉管挤密碎石桩、振动水冲碎石桩和干法振动碎石桩。碎石桩法工艺简单，加固效果明显、经济效益显著，近年来在加固地基中的应用越来越广泛。用振冲法加固地基主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，与原地基构成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。振冲碎石桩适用于软土地基或路基加固,因其不受施工场地限制，施工工艺简单，效果良好。
1碎石桩及加固原理
1.1碎石桩是指用振动、冲击或水冲等施工方式, 在较弱地基中成孔后, 再将碎石挤压入孔中。填料后形成大直径的由碎石构成的密实桩体。
振冲法是振动水冲法( vibroflotation )的简称，由1937年德国凯勒公司制造出现代振冲器锥形机具，用来挤密砂土地基获得巨大成功。近20多年来，我国在道路、桥涵工业与民用建筑地基的处理采用振冲法加固。
1.2振冲碎石桩加固地基是以起重机吊起振冲器，同时启动水泵通过喷嘴喷射高压水流，在振动和水冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，清孔后再从地面向孔内填入碎石，使土体在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后再提升振动器。如此重复填料和振密，直至在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基。振冲碎石桩依赖周围土体的侧压力保持形状并承受荷重，承重时桩体产生侧向变形，基础对碎石桩施加的应力不仅自上而下传递，同时也通过桩体的侧向变形传递给周围土体。这样碎石桩和周围土体一起组成一个刚度较大的人工复合地基，使得基础荷重引起的附加应力向四周扩散，分布趋于均匀，从而提高地基承载力，减少沉降和不均匀沉降，该软土地基加固方法快速、经济有效。
2振冲碎石桩加固地基设计
在工程地基处理中应用振冲碎石桩技术，需要在施工之前进行科学、合理的施工设计，并针对技术应用所需的条件进行充足的准备，以为施工提供有效指导，进而提高地基处理的效率。
2.1振冲碎石桩基本属性以及位置布局的设计
振冲碎石桩的基本属性包括桩长与桩径。一般来说，振冲碎石桩的桩长与桩径取决于地基土质等因素。对于土质粘性较大的地基适宜采用大直径的振冲碎石桩，同时考虑土质松软程度，以确定桩长。在此，桩长应该尽量满足地基变形量以及下卧层承载力的需求，并适当增加桩长，以保证桩长能够深入持力层，提高地基的稳固性。振冲碎石桩的位置布局主要是指桩间距来说的。振冲碎石桩的位置布局主要有等边三角形与正方形两种形式，不同形式的位置布局有不同的桩间距计算方式。通常都是在修正系数上略有差别，等边三角形位置布局形式下，修正系数采用 0.95d，而正方形位置布局形势下，修正系数则采用 0.89d；若地基土质粘性较大，则以单根振冲碎石桩承担地基处理面积开方的1.08倍来计算桩间距，以保证桩间距能够承载地基处理的面积，从而提高地基的稳固性。
2.2地基承载力以及地基变形量的计算
一般来说，计算地基承载力需要根据桩体承载力特征值与处理后桩间土承载力特征值之间的关系，来确定基地承载力。一般来说，地基承载力标准值都在 50 千帕以上；计算地基变形量则是根据桩间土压缩模量与地基变形量之间的关系来验算，通常施工后地基变形沉降的量应控制在 27±3mm，以保证地基的稳固性。
2.3竣工后质量检测方法设计
振冲碎石桩技术在地基处理中应用施工之后，需要相关工作人员对施工质量等进行检测，以保证施工质量达到施工要求，为工程建筑提供可靠的地基通常，施工人员采用地基荷载试验、动力触探、标贯等手段来检测地基处理质量另外，还要进行埋设沉降观测杆和位移观测桩，以一年为限，观测地基沉降情况，以为地基维护施工提供参考。
3振冲碎石桩施工质量控制
所谓施工质量控制就是要谨慎地掌握好填料数量密实电流和留振时间这三个施工质量控制指标。要使每段桩体在这三个方面都达到规定值，只有在填料量一定的情况下才能保证达到一定的密实电流，而这时也必须有一定的留振时间才能把填料振密。一般来说，在粉性较重的地基中制桩或地层中存在软弱土夹层部位制桩，填料量和留振时间容易达到规定值,这时还要把好密实电流这道关。
振冲碎石桩的施工质量控制实质上就是对影响其质量的各因素的施工控制，只有将其影响因素进行有机的综合控制，才能达到理想的加固效果。对于其影响因素如何控制控制的标准是什么，这些都与工程的地基土性质设计要求有关。
4振冲碎石桩加固应注意的问题
振冲碎石桩加固松软土体的机理清晰明确，加固的效果好，适用范围广，但具体选用时应注意如下几点：
3.1当需要加固的土体中含有大量的硬质巨块，如大块石、建筑垃圾等，则难以振冲成孔，构筑桩体。此时振冲法即不宜采用。
3.2振冲制桩过程中，填料在振冲器的水平向振动力作用下挤向孔壁的软土中，是桩体直径扩大。当挤入力与土的阻力达平衡时，桩径即不再扩大。土质越软，阻力就越小，桩体亦越粗。若软土强度过于低下，土的阻力始终不能平衡填料的挤入力，则无法形成桩体，振冲法即不再适用。因此，需要加固的软土必须具有最小的强度限值。我国建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2002）规定振冲碎石桩法适用于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。
3.3振冲碎石桩法在施工的过程中置换出大量泥浆，若在市区或环保要求严格的地区，就要特别作好排污系统工程，进行文明施工，满足环保要求。
5结语
采用振冲碎石桩加固地基，复合地基承载力一般会提高2倍~3 倍，变形模量提高2.5倍~3倍。复合地基能提高地基承载力，减少建筑物沉降变形，缩短沉降时间，增加稳定性。这种地基加固方法很值得重视，因此，今后要从理论计算、设计、施工技术上不断完善、 充实，使其在地基处理中发挥更大的作用。
