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摘要：文章着重浅析高速公路地基施工中碎石桩的施工应用：首先简介碎石桩及作用原理，重点碎石桩在湿陷性软基处理中的施工工艺、流程及施工过程中的操作要点及碎石桩施工质量控制措施；其次碎石桩施工中的通病浅析及预防措施；最后检验碎石桩进行软基处理的效果。
关键词：碎石桩；软基；振动挤密；质量控制
陕西某高速公路K108+853~K109＋940段地基地表2.7～5.5下为1.5～3.5米的湿陷性黄泥土，地下水丰富，水位距地面约2～3米，路基易产生较大的土层沉降，引起失稳性破坏。处理方法采用碎石桩处治，大、中、小桥基础均为钻孔灌注桩基础；涵洞、通道基础均设置在碎石桩上以满足其地基承载力。碎石桩的加固深度以桩体嵌入砂砾石层或硬土层50cm为准。桩径为50cm，桩长7-9.5m不等，桩间距为1.5米，平面呈梅花型三角布置，桩体材料要求选用级配良好的碎石，含泥量不得超过5%，10-50mm的粒料质量占粒料总质量的50%～60％，最大粒径不超过100mm，工程总量为主线长度471m。文章主要以碎石桩在湿陷性软基处理在施工中的施工工艺、施工控制措施进行阐述。
一、碎石桩简介及其作用原理
碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩两大类利用振动水冲法施工的碎石桩称为湿法碎石桩，本工程采用干法碎石桩施工工艺。
碎石桩作用原理。碎石桩是利用散体材料（碎石）填充到地基预成孔中，或者采用振冲设备，将散体材料充实到地基土中。充实到地基中的碎石具有一定的密实度并呈桩状分布，因而称碎石桩。碎石桩法一般用于处理松散砂或粘性土。对粘性土而言，由于形成了一定的间距的碎石桩和粘性土共同构成的复合地基，从而改善了地基的整体稳定性，其效果如下：
１．增加了地基整体抗剪能力，可以提高承载力，防止地基产生滑动破坏。
２．由于荷载产生桩间的应力集中，减少了固结沉降。
３．由于密实的碎石桩的排水作用，可以提前完成剩余沉降。
４．由于复合地基作用，可以减少差异沉降。
二、碎石桩施工工艺、流程及操作要点：
（一）人员安排
碎石桩施工中首先应根据施工规模、工期要求及确保碎石桩质量的方法，必须安排有经验的相关人员进行施工。一个管理班组以4 人组成为宜：试验员、施工技术人员、记录员、安全人员各1名。安全检查人员专门对机械、机具、用电等进行检查，对质量隐患进行处理，避免安全事故发生；计量员准确记录施工现场发生的材料用量、桩长等各项数据，以确保处理后的地基承载力满足设计要求；试验员严格控制原材料的级配、含泥量等，并对完成的桩及桩间土进行检测；施工技术人员严格控制好每个单桩的位置、标高等。
（二）碎石桩施工工艺流程及施工方法
清表并平整场地→施工放样确定桩位及桩底标高→打桩机就位调平→沉管到位→加填料→振动留振→振动拔管→反插→振动拔管到设计桩顶标高→移机。
在正式施工前，必须先进行试验桩的施工，试验桩长9.5m，试验桩呈梅花形布置，试验桩数量不少于7根。在单桩承载力及桩间土的符合地基承载力满足设计要求的前提下，通过试验桩来确定施工工艺及各种机械参数（振动头工作频率、稳定电压激振力、密实电流、留振时间、拔管速度、倒入碎石高度）。如承载力达不到要求则需要与设计单位反映，变更方案。
首先，进行测量施工放样确定桩位及桩底标高，然后，打桩机进场进行安装调试，检查机械运转正常后，再开始就位。沉管对准设计桩位，振动挤土成孔，提起提料斗加入经试验检测合格的填料，采用多次振动留振成桩法，振动留振时间及振孔密挤时间一般控制在50-60s，在拔管同时投入填料，形成边提边投边振的工艺工序，提升速度控制在0.5m/min为宜，以确保桩体的连续性，密度和充盈系数。振动头工作频率一般按245Hz 控制；稳定电压一般为380V 士2V；激振力控制采用100 一150KN ；振孔器密挤电流在100A作业；倒入填料高度一般为1.0-1.5m 。如此反复进行至设计桩长，顶面再多填0.5米来保证顶面的密实度,按设计要求待桩全部完成后破桩，即原地面50cm以下挖除铺土工格栅，然后回填砂砾料。
以9.5米桩长为例，在打桩速度上每台钻机24小时控制在90 个桩左右，并严格控制填料的灌注量，达到设计给定的充盈系数1.7,每根碎石桩碎石量为3.17m3。并随时检查现场施工记录，当有打不下去时，要查看钻机挤密电流是否达到100A以上，若达到100A可不继续往下打，并记录实际桩长。
（三）碎石桩施工作业中的注意事项
１．在碎石桩施工作业中，应密切注意桩身碎石有无发生缩颈及断桩等现象，如发现应立即采取复打法。
２．碎石桩施工顺序一般采用“先中间后周边”的顺序进行，考虑减少对地基土的扰动，宜用间隔跳打的方式。
３．控制每段碎石桩的灌填量。一般应按桩孔体积和填料在中密状态时的干密度计算，碎石桩的灌填量不宜多于或少于设计量的5 ％，在间隔跳打过程中，先打的（编号为单数）用量较大，后打的（编号为偶数）用量较小。
４．桩管内的碎石料应保持一定的高度，一般不小于1.5米。
５．施工结束后，按設计要求进行破桩换填，无要求时应将基底标高下的松土层夯压密实再进行路基填筑或桥涵基础施工。
６．在打桩过程中应严格控制每次提管高度，在淤泥质土层中应小于150cm。每次投料量以碎石料受振动顺利击出管口并保证桩体不间断为准，但要保证每米投石量。
三、碎石桩施工中的通病及预防措施
淤泥质土中施工中的通病是缩颈、夹泥、断桩，其中，解决缩颈是主要问题，因夹泥断桩是在缩颈情况下产生的。
缩颈原因是在沉管时管外壁将土体向管周挤压，同时被扰动的土体中的静孔隙水压力迅速上升，形成超孔隙水压力和土压力，共同对管壁产生挤压应力，当钢管拔出时，孔隙水压力在土中不能很快消除，挤压力全部作用于刚灌注的砂桩或碎石桩上，若砂桩或碎石桩自重对土体作用压应力σu=Ρu，不会产生缩颈，否则产生缩颈。
防止缩颈的措施：(l）拔管速度应更缓慢，以减轻孔隙水压力影响，拔管速度控制在0.5m / m in；(2）设专人计量，以确保单桩的直径、长度和充盈系数满足设计要求；(3）材料中的填料含泥量应小于己于5 % ，最大粒径不大于100mm 。对于淤泥质土，因为原地基较软弱，侧限不大，为了利于成桩应选用级配好、强度高的碎石料。填料中最大颗粒尺寸由桩管直径和桩尖的构造决定，以能顺利出料为宜，但最大不应超过100mm。
四、碎石桩进行软基处理的效果
（一）外观效果
此段K108+853~K109＋940段湿陷性黄泥土进行了软基处理的施工后，有了明显的效果，取得了成功的成果。地基经碎石桩处理后，地面感觉明显下沉并伴有裂纹出现，由于挤密等作用，软弱层中的水份从碎石桩中泌出，碎石桩完成后伴有渗水现象，桩间土明显感觉挤密，随着桩间土含水量的减少承载力大大提高。碎石桩处理前，软土地基上行车很容易压出 “弹簧”出现很深的车辙，重车根本无法行车。经过碎石桩处理后的地基重车在路基上可随意行走，尤其在雨天积水的情况下由于碎石桩的作用，行车也较顺畅。
（二）检测效果
完成10至15天后即可对碎石桩进行承载力检测（放置的时间越长，承载力提高相应越大），检测频率和要求按路基施工技术规范要求执行。K109+719~K109+843段软基在碎石桩处理前地基承载力根据触探检测表明该段路基地表承载力很低，随机检测10个点承载力都小于80KPa，个别点承载力低于50 KPa。经碎石桩处理后，路基地表承载力大大的增强，碎石桩单桩承载力满足350KPa，复合地基承载力满足200KPa，检测结果完全满足设计及规范要求。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部. 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[S].
作者简介：陈建昌（1976－），男，陕西杨凌人，供职于陕西方元建设工程有限公司；杨春萍（1976－），女，陕西杨凌人，供职于杨凌控股神农建筑工程有限公司。
关键词：碎石桩；软基；振动挤密；质量控制
陕西某高速公路K108+853~K109＋940段地基地表2.7～5.5下为1.5～3.5米的湿陷性黄泥土，地下水丰富，水位距地面约2～3米，路基易产生较大的土层沉降，引起失稳性破坏。处理方法采用碎石桩处治，大、中、小桥基础均为钻孔灌注桩基础；涵洞、通道基础均设置在碎石桩上以满足其地基承载力。碎石桩的加固深度以桩体嵌入砂砾石层或硬土层50cm为准。桩径为50cm，桩长7-9.5m不等，桩间距为1.5米，平面呈梅花型三角布置，桩体材料要求选用级配良好的碎石，含泥量不得超过5%，10-50mm的粒料质量占粒料总质量的50%～60％，最大粒径不超过100mm，工程总量为主线长度471m。文章主要以碎石桩在湿陷性软基处理在施工中的施工工艺、施工控制措施进行阐述。
一、碎石桩简介及其作用原理
碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。按其制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩两大类利用振动水冲法施工的碎石桩称为湿法碎石桩，本工程采用干法碎石桩施工工艺。
碎石桩作用原理。碎石桩是利用散体材料（碎石）填充到地基预成孔中，或者采用振冲设备，将散体材料充实到地基土中。充实到地基中的碎石具有一定的密实度并呈桩状分布，因而称碎石桩。碎石桩法一般用于处理松散砂或粘性土。对粘性土而言，由于形成了一定的间距的碎石桩和粘性土共同构成的复合地基，从而改善了地基的整体稳定性，其效果如下：
１．增加了地基整体抗剪能力，可以提高承载力，防止地基产生滑动破坏。
２．由于荷载产生桩间的应力集中，减少了固结沉降。
３．由于密实的碎石桩的排水作用，可以提前完成剩余沉降。
４．由于复合地基作用，可以减少差异沉降。
二、碎石桩施工工艺、流程及操作要点：
（一）人员安排
碎石桩施工中首先应根据施工规模、工期要求及确保碎石桩质量的方法，必须安排有经验的相关人员进行施工。一个管理班组以4 人组成为宜：试验员、施工技术人员、记录员、安全人员各1名。安全检查人员专门对机械、机具、用电等进行检查，对质量隐患进行处理，避免安全事故发生；计量员准确记录施工现场发生的材料用量、桩长等各项数据，以确保处理后的地基承载力满足设计要求；试验员严格控制原材料的级配、含泥量等，并对完成的桩及桩间土进行检测；施工技术人员严格控制好每个单桩的位置、标高等。
（二）碎石桩施工工艺流程及施工方法
清表并平整场地→施工放样确定桩位及桩底标高→打桩机就位调平→沉管到位→加填料→振动留振→振动拔管→反插→振动拔管到设计桩顶标高→移机。
在正式施工前，必须先进行试验桩的施工，试验桩长9.5m，试验桩呈梅花形布置，试验桩数量不少于7根。在单桩承载力及桩间土的符合地基承载力满足设计要求的前提下，通过试验桩来确定施工工艺及各种机械参数（振动头工作频率、稳定电压激振力、密实电流、留振时间、拔管速度、倒入碎石高度）。如承载力达不到要求则需要与设计单位反映，变更方案。
首先，进行测量施工放样确定桩位及桩底标高，然后，打桩机进场进行安装调试，检查机械运转正常后，再开始就位。沉管对准设计桩位，振动挤土成孔，提起提料斗加入经试验检测合格的填料，采用多次振动留振成桩法，振动留振时间及振孔密挤时间一般控制在50-60s，在拔管同时投入填料，形成边提边投边振的工艺工序，提升速度控制在0.5m/min为宜，以确保桩体的连续性，密度和充盈系数。振动头工作频率一般按245Hz 控制；稳定电压一般为380V 士2V；激振力控制采用100 一150KN ；振孔器密挤电流在100A作业；倒入填料高度一般为1.0-1.5m 。如此反复进行至设计桩长，顶面再多填0.5米来保证顶面的密实度,按设计要求待桩全部完成后破桩，即原地面50cm以下挖除铺土工格栅，然后回填砂砾料。
以9.5米桩长为例，在打桩速度上每台钻机24小时控制在90 个桩左右，并严格控制填料的灌注量，达到设计给定的充盈系数1.7,每根碎石桩碎石量为3.17m3。并随时检查现场施工记录，当有打不下去时，要查看钻机挤密电流是否达到100A以上，若达到100A可不继续往下打，并记录实际桩长。
（三）碎石桩施工作业中的注意事项
１．在碎石桩施工作业中，应密切注意桩身碎石有无发生缩颈及断桩等现象，如发现应立即采取复打法。
２．碎石桩施工顺序一般采用“先中间后周边”的顺序进行，考虑减少对地基土的扰动，宜用间隔跳打的方式。
３．控制每段碎石桩的灌填量。一般应按桩孔体积和填料在中密状态时的干密度计算，碎石桩的灌填量不宜多于或少于设计量的5 ％，在间隔跳打过程中，先打的（编号为单数）用量较大，后打的（编号为偶数）用量较小。
４．桩管内的碎石料应保持一定的高度，一般不小于1.5米。
５．施工结束后，按設计要求进行破桩换填，无要求时应将基底标高下的松土层夯压密实再进行路基填筑或桥涵基础施工。
６．在打桩过程中应严格控制每次提管高度，在淤泥质土层中应小于150cm。每次投料量以碎石料受振动顺利击出管口并保证桩体不间断为准，但要保证每米投石量。
三、碎石桩施工中的通病及预防措施
淤泥质土中施工中的通病是缩颈、夹泥、断桩，其中，解决缩颈是主要问题，因夹泥断桩是在缩颈情况下产生的。
缩颈原因是在沉管时管外壁将土体向管周挤压，同时被扰动的土体中的静孔隙水压力迅速上升，形成超孔隙水压力和土压力，共同对管壁产生挤压应力，当钢管拔出时，孔隙水压力在土中不能很快消除，挤压力全部作用于刚灌注的砂桩或碎石桩上，若砂桩或碎石桩自重对土体作用压应力σu=Ρu，不会产生缩颈，否则产生缩颈。
防止缩颈的措施：(l）拔管速度应更缓慢，以减轻孔隙水压力影响，拔管速度控制在0.5m / m in；(2）设专人计量，以确保单桩的直径、长度和充盈系数满足设计要求；(3）材料中的填料含泥量应小于己于5 % ，最大粒径不大于100mm 。对于淤泥质土，因为原地基较软弱，侧限不大，为了利于成桩应选用级配好、强度高的碎石料。填料中最大颗粒尺寸由桩管直径和桩尖的构造决定，以能顺利出料为宜，但最大不应超过100mm。
四、碎石桩进行软基处理的效果
（一）外观效果
此段K108+853~K109＋940段湿陷性黄泥土进行了软基处理的施工后，有了明显的效果，取得了成功的成果。地基经碎石桩处理后，地面感觉明显下沉并伴有裂纹出现，由于挤密等作用，软弱层中的水份从碎石桩中泌出，碎石桩完成后伴有渗水现象，桩间土明显感觉挤密，随着桩间土含水量的减少承载力大大提高。碎石桩处理前，软土地基上行车很容易压出 “弹簧”出现很深的车辙，重车根本无法行车。经过碎石桩处理后的地基重车在路基上可随意行走，尤其在雨天积水的情况下由于碎石桩的作用，行车也较顺畅。
（二）检测效果
完成10至15天后即可对碎石桩进行承载力检测（放置的时间越长，承载力提高相应越大），检测频率和要求按路基施工技术规范要求执行。K109+719~K109+843段软基在碎石桩处理前地基承载力根据触探检测表明该段路基地表承载力很低，随机检测10个点承载力都小于80KPa，个别点承载力低于50 KPa。经碎石桩处理后，路基地表承载力大大的增强，碎石桩单桩承载力满足350KPa，复合地基承载力满足200KPa，检测结果完全满足设计及规范要求。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部. 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[S].
作者简介：陈建昌（1976－），男，陕西杨凌人，供职于陕西方元建设工程有限公司；杨春萍（1976－），女，陕西杨凌人，供职于杨凌控股神农建筑工程有限公司。