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浅谈挤密碎石桩施工工艺与控制
刘纪刚
前言：本文结合334省道如东西段江海河桥桥头软基挤密碎石桩方案处理实例,详细介绍了振动挤密碎石桩的地基加固原理、施工工艺和控制，可以供有关设计、施工和监理人员参考使用。
一、概述
334省道如东西段建设工程主要位于以粉砂土为主的冲海积平原区，沿线大多为饱和松散的粉砂土地基，其本身有很大的震密性。但因为缺少良好的排水通道，短时间内充满土孔隙中的水难以实时排出,土孔隙无法减小，土骨架仍呈松驰状态。随着振动的持续作用，土粒间的有效应力逐渐转变为超孔隙水压力，土中超孔隙水压力不断地聚集、提高，当其值达到相应的固结压力，土粒呈悬浮状态,土粒间有效应力几乎减小为零，地基土骤然丧失抗剪强度和承载能力产生液化。当产生液化时，地基的承载力将会大大降低，对其上的工程造成巨大的破坏作用.因此应对地基进行加固处理，以减小或消除地基的液化，降低甚至消除其对公路工程的破坏.目前地基处理方法常见的有水泥粉喷桩、石灰桩、碎石桩、换填材料等，其中振动挤密碎石桩在长江流域（粉砂土地区）是比较常用的地基加固方法。
振动挤密碎石桩是由河北省建筑科学研究所等单位开发成功的一种地基加固技术,它首先用振动成孔器成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤到周围土体中去，成孔后提起振动成孔器,向孔内倒入约1米厚的碎石再用振动成孔器进行捣固密实，然后提起振动成孔器，继续倒碎石,和用振动成孔器继续进行捣固密实直至碎石桩形成。实践证明,振动挤密碎石桩与地基土形成复合地基，是一种有效的处理砂土液化的地基处理方法。
二、振动挤密碎石桩的加固作用描述
1、挤密作用
振动挤密碎石桩在成桩过程中桩管对周围粉砂层产生很大的横向挤压力，使桩周围的土粒重新排列密实，孔隙比减小，密实度增大。通过挤密作用，提高砂土的强度和砂土地基的承载力，消除液化的可能性，根据震害调查表明，当地震烈度分别为7、8、9度时,只要砂土的密实度分别达到或超过55％、70%或80%，即不会产生液化。
2、排水降压作用
碎石桩加固粉砂土时，桩孔内填充碎石，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水通道，使桩间土产生的振动超孔隙水压力的水迅速地由碎石桩体排出，土中孔隙水压力亦随之减小，难以聚集提高，从而消除或减小液化的可能性。
3、预震效应
美国西特等人（1975）的试验表明，相对密度为54％但受过预震影响的砂样，其抗液化能力相当于相对密度80％的未受过预震的砂样。可见，在施工过程中使填土料和地基土在震密的同时获得强烈的预震，对于增强砂土抗液化能力是极为有利的。
三、设计方法
1、平面布置形式:碎石桩一般呈正三角形或梅花形布置，有时也有呈正方形布置.
2、桩径：碎石桩的直径，应根据置换率、成桩方法、施工机械能力等因素来确定,其直径多采用50~100cm，最大直径可达200cm.
3、桩长：1〉在可液化土层中,碎石桩长应按抗震要求处理的深度来确定.〈2〉对按稳定性控制的，工程碎石桩长不应少于最危险滑动面以下2.0m。3对按变形控制的工程，碎石桩长度应满足使复合地基的沉降量不超过对构筑物地基容许沉降量的要求.4〉对软弱土层厚度小于15m或在该深度以内遇有较硬土层时,将桩端置于较硬土层中。
4、处理范围：用碎石桩防止砂土液化时，每边处理宽度应不少于液化层厚度的1/2，并不小于3m,对道路路堤应设置到排水沟外缘。
5、垫层设置：为了充分发挥碎石桩的加固效果，宜在碎石桩上设置30~50cm的碎石垫层.
6、桩距计算
首先计算置换率：
m:碎石桩置换率
a：桩间土承载力的修正系数，对砂土取1.2～2。0
n：桩与土应力比，一般取2～4
：复核地基标准承载力
：天然地基标准承载力
桩距计算：
当以正三角形布置时????
当以正方形布置时??????
d:碎石桩桩距
A0：单桩加固面积
四、施工准备???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1、清理平整场地，夯实回填素土至地面,消除高空和地面障碍物；在施工中如果地基液化严重，碎石桩机倾斜或下陷，可在原地面铺40cm碎石确保桩机平衡,在施工完毕后及时清除.
2、测量放线，恢复中线，放出路段边线桩,清理平整施工段地基表面，测量整平后的标高，做好排水系统，保证排水通道的畅通。
3、按设计文件桩间距及形式绘制碎石桩施工平面图，按桩位图准确放出桩位并编号，桩间距允许差为±150mm；
4、技术要求准备:施工时要求土层十字板抗剪强度大于10Kpa.复合地基承载力标准值不小于涵洞及箱通对地基承载力的要求值,要求桥台基础地基承载力达到220Kpa以上并全部消除地基土的液化。挤密碎石桩所用碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成,级配采用20—40m
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