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摘 要：振动沉管碎石桩加固机场复合软土地基处理，从而提高复合软土地基的的承载力，为机场安全稳定使用提供保障。
关键词：振动沉管；碎石桩；软基处理
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0197-02
引 言
在机场的跑道实施过程中，有很多的因素可以影响其中安全和稳定的运行和实施，其中最重要最关键的一个环节就是软土地基的施工和建设，因为软土地基的高含水性和稳定性较差的缘故，导致在实际的施工过程中很难对其的安全准确进行合理把握，在实际的施工过程中，一旦出现相关的问题，极可能就会造成地基沉降事故现象发生。为了保障可以建造高质量的机场跑道，对软土地基施工技术的探究还是非常必要的。软土地基处理其中一种方法为碎石桩处理。碎石桩施工方法有振冲法和振动沉管法，振冲碎石桩施工时用水量大，产生大量泥浆，容易污染施工现场。而振动沉管碎石桩处理软土效果良好，具有施工速度快、工期短、无污染等特点。因而在本机场软基处理中，振动沉管被广泛应用。
1 工程概况
西南地区某机场位于成都市东南方向，龙泉山脉以东。场地内以浅丘宽谷地貌为主，地势总体是东高西低、南高北低，场地高程大部分在420～470m之间，相对高差在50m以内，地形起伏不大，丘坡圆缓，缓坡地带多为旱地及荒坡，自然坡度10～30°，植被茂密。本场区内主要地基处理包括：①软弱土厚度<2m时进行挖换填处理；②软弱土厚度2～5m时进行强夯置换处理；③软弱土厚度>5m时进行碎石桩+塑料排水板处理；④飞行区道面影响区软弱土厚度>5m且填方区厚度≦5m时进行CFG桩处理；⑤飞行区土面区软弱土厚度≧5m时进行插板处理；⑥对于没有进行地基处理的填方区软弱土采用不插板预压处理。本文结合西南地区某机场地基处理工程，对碎石桩施工进行阐述，研究碎石桩在机场软基处理中的应用。
2 主要作用及优点
2.1 挤密作用
在成桩过程中桩管对周围土层产生很大的横向挤压力，桩管体积的碎石挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比减小、密实度增大。
2.2 排水降压作用
碎石桩加固时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水降压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止土体产生液化，并可加快地基的排水固结。
2.3 承载桩作用
桩体自身的承载能力和桩体在荷载作用下桩间土产生的围压对其承载能力提高产生极大影响。
3 地基处理方案
如何在实际的施工和建设中确定地基处理的方案，如何让选择的方案最佳化，让选择的方案更能满足可靠性和经济性的要求是施工中设计和规划的首要问题和任务，也是工程在预测和评估中的正确参考标准。
3.1 地基處理方案设计
飞行区道面影响区、航站楼和工作区道路软弱土厚度>5m且填方厚度>5m时进行碎石桩处理。跑道、快滑范围采1.5m桩间距，其他区域采1.8m桩间距，梅花形布桩。
碎石桩直径600mm；桩体碎石饱和单轴抗压强度fr≥30MPa，软化系数KR≥0.75；粒径≤5cm，不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，含泥量<3%。碎石桩要穿透底层软、可塑土层，桩体碎石充盈系数不小于1.2。
3.2 碎石桩加固原理
碎石桩的加固机理一般可分为挤密和置换两种作用。对于饱和黏性土，碎石桩的作用则是置换和排水；对于砂性土，主要作用是挤密；对于非饱和黏性土，则同时兼有挤密和置换两种作用；对于砂土、粉土及非饱和粘性土，碎石桩起到了挤密、排水、预振作用。碎石桩用于地基处理，其本身是由散体材料组成，材料本身没有粘性强度，桩体的强度主要是靠周围土体的约束和桩身材料的摩擦维持，在承受上部荷载时，桩体主要受集中在桩顶附近4倍左右的桩径范围内。同时碎石桩由于设置了反滤性和渗透性都较好的碎石褥垫层，使得土体固结排水路径大大缩短，固结速度大大提高，土体的强度对整体的原始能力也得到提高，从而使复合地基的承载力得到了提高。
3.3 施工工艺流程
碎石桩施工工艺流程如图1所示。
3.4 场地平整
施工前，人工配合挖掘机对场区内的杂物（树木、杂草等）进行清理，然后根据地形图及“宁填勿挖”的原则进行整平。
3.5 测量放样及布桩
根据设计图测放出碎石桩处理区域边线，并用白石灰做标记。然后根据设计出的桩点位（如图2和图3），采用GPS测量仪对桩点进行测放，并在桩点上标明桩点编号。
3.6 碎石桩施工
碎石桩成桩工艺为振动沉管法。
3.6.1 碎石桩施工顺序
碎石桩施工顺序须遵循在砂质土地基中：由外缘或两侧向中间进行，且隔行施打，相邻两根桩必须采用跳跃间打；在淤泥质粘土地基中：宜从中间向外围逐行或隔行施打。
3.6.2 施工方法
（1）桩机就位：桩机就位，合拢合瓣桩尖，使桩尖对准桩位标记，将管桩向下垂直。
（2）振动沉管：利用锤重及沉管自重徐徐静压1～2m后，启动振动锤振动下沉，每下沉0.5m留振30s。桩管在下沉过程中，须不定时地调整桩机搭架，使沉管与地面垂直度控制在≤1%范围内。
（3）停止振动、灌入碎石：桩身达到设计桩长时，停止振动，立即将碎石由加料口注入桩管内，灌入量按桩身设计量×充盈系数（充盈系数为1.2）计算。填料时须分批加入，不宜一次加料过多，并做好现场施工记录，严格控制每根桩的碎石充填量，避免先期大后期小的不良现象，以增加桩的均匀性。
（4）拔管、振动、加料：管内灌入碎石高度需大于1/3管长，方可开始拔管，应有专人负责监测碎石灌入量，以防超灌或少灌。拔管前先振动1min，以后边振动边拔管。每提升1m，桩管应反插50cm，然后留振30s，如此反复直至全管拔出，拔管速度为0.8～1m/min（平均速度）。
3.6.3 施工质量控制要求
（1）碎石桩施工过程，要注意防止破坏标识引起桩位不准，并随时复核，对因挤土作用引起的桩位偏差，及时调整。
（2）桩管在下沉过程中，须控制好桩身垂直度，确保在允许偏差范围内。
（3）振动拔管过程，须控制好拔管速度、反插深度及次数。
（4）碎石灌入量须符合设计要求。
3.7 试验检测及分析
根据设计要求，本工程碎石桩处理检验为桩身重型动力触探检验。评价桩体均匀性和检查桩长，桩长应穿透软、塑土层及硬塑夹层，经杆长修正后的动力触探检测结果应符合以下要求：最小值不小于3击，平均值不小于6击，加固面（不含垫层）以下1～6m范围平均值（超过10击时应予以剔除）不小于5击。
结论：修正后最小值为3击，平均值为10.5击，加固面（不含垫层）以下1～6m范围平均值（超过10击时应予以剔除）为7.3击，满足设计要求。
通过后期沉降观测记录，碎石桩处理完成后6个月处于沉降期，6个月后处于沉降收敛期，碎石桩属于排水固结类桩，地下水通过桩身及褥垫层进行排水从而提高土体强度。
4 结 语
振动沉管碎石桩复合地基工作是通过碎石垫层、碎石桩体、桩间土的协调工作来完成的。碎石垫层作为表土排水措施，加速表土的“壳”化。碎石桩体形成排水通道及桩体承载。剂密效应使得桩间土承载能力大大提高。碎石桩施工工艺突出表现为投入设备简单，现场施工文明、进度快、施工质量易控制的优点，在机场复合软土地基处理方面具有显著的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]《建筑地基处理技术规范》（GB50021-2001）（2009年版）.
[2]《建筑地基基础工程施工规范》（GB51004-2015）.
[3]杨长顺.振动沉管碎石桩施工技术[J].铁道建筑技术，2003.
[4]李 利，万瑞义，王隽义.振动沉管碎石桩在加固软弱地基中的应用[J].东北电力学院学报，2003.
收稿日期：2018-7-23
作者简介：王玉成（1988-），男，助理工程师，大学本科，主要从事市政公用工程工作。
关键词：振动沉管；碎石桩；软基处理
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0197-02
引 言
在机场的跑道实施过程中，有很多的因素可以影响其中安全和稳定的运行和实施，其中最重要最关键的一个环节就是软土地基的施工和建设，因为软土地基的高含水性和稳定性较差的缘故，导致在实际的施工过程中很难对其的安全准确进行合理把握，在实际的施工过程中，一旦出现相关的问题，极可能就会造成地基沉降事故现象发生。为了保障可以建造高质量的机场跑道，对软土地基施工技术的探究还是非常必要的。软土地基处理其中一种方法为碎石桩处理。碎石桩施工方法有振冲法和振动沉管法，振冲碎石桩施工时用水量大，产生大量泥浆，容易污染施工现场。而振动沉管碎石桩处理软土效果良好，具有施工速度快、工期短、无污染等特点。因而在本机场软基处理中，振动沉管被广泛应用。
1 工程概况
西南地区某机场位于成都市东南方向，龙泉山脉以东。场地内以浅丘宽谷地貌为主，地势总体是东高西低、南高北低，场地高程大部分在420～470m之间，相对高差在50m以内，地形起伏不大，丘坡圆缓，缓坡地带多为旱地及荒坡，自然坡度10～30°，植被茂密。本场区内主要地基处理包括：①软弱土厚度<2m时进行挖换填处理；②软弱土厚度2～5m时进行强夯置换处理；③软弱土厚度>5m时进行碎石桩+塑料排水板处理；④飞行区道面影响区软弱土厚度>5m且填方区厚度≦5m时进行CFG桩处理；⑤飞行区土面区软弱土厚度≧5m时进行插板处理；⑥对于没有进行地基处理的填方区软弱土采用不插板预压处理。本文结合西南地区某机场地基处理工程，对碎石桩施工进行阐述，研究碎石桩在机场软基处理中的应用。
2 主要作用及优点
2.1 挤密作用
在成桩过程中桩管对周围土层产生很大的横向挤压力，桩管体积的碎石挤向桩管周围的砂层，使桩管周围的砂层孔隙比减小、密实度增大。
2.2 排水降压作用
碎石桩加固时，桩孔内充填碎石（卵石、砾石）等反滤性好的粗颗粒料，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水降压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高，防止土体产生液化，并可加快地基的排水固结。
2.3 承载桩作用
桩体自身的承载能力和桩体在荷载作用下桩间土产生的围压对其承载能力提高产生极大影响。
3 地基处理方案
如何在实际的施工和建设中确定地基处理的方案，如何让选择的方案最佳化，让选择的方案更能满足可靠性和经济性的要求是施工中设计和规划的首要问题和任务，也是工程在预测和评估中的正确参考标准。
3.1 地基處理方案设计
飞行区道面影响区、航站楼和工作区道路软弱土厚度>5m且填方厚度>5m时进行碎石桩处理。跑道、快滑范围采1.5m桩间距，其他区域采1.8m桩间距，梅花形布桩。
碎石桩直径600mm；桩体碎石饱和单轴抗压强度fr≥30MPa，软化系数KR≥0.75；粒径≤5cm，不均匀系数Cu≥5，曲率系数Cc=1～3，含泥量<3%。碎石桩要穿透底层软、可塑土层，桩体碎石充盈系数不小于1.2。
3.2 碎石桩加固原理
碎石桩的加固机理一般可分为挤密和置换两种作用。对于饱和黏性土，碎石桩的作用则是置换和排水；对于砂性土，主要作用是挤密；对于非饱和黏性土，则同时兼有挤密和置换两种作用；对于砂土、粉土及非饱和粘性土，碎石桩起到了挤密、排水、预振作用。碎石桩用于地基处理，其本身是由散体材料组成，材料本身没有粘性强度，桩体的强度主要是靠周围土体的约束和桩身材料的摩擦维持，在承受上部荷载时，桩体主要受集中在桩顶附近4倍左右的桩径范围内。同时碎石桩由于设置了反滤性和渗透性都较好的碎石褥垫层，使得土体固结排水路径大大缩短，固结速度大大提高，土体的强度对整体的原始能力也得到提高，从而使复合地基的承载力得到了提高。
3.3 施工工艺流程
碎石桩施工工艺流程如图1所示。
3.4 场地平整
施工前，人工配合挖掘机对场区内的杂物（树木、杂草等）进行清理，然后根据地形图及“宁填勿挖”的原则进行整平。
3.5 测量放样及布桩
根据设计图测放出碎石桩处理区域边线，并用白石灰做标记。然后根据设计出的桩点位（如图2和图3），采用GPS测量仪对桩点进行测放，并在桩点上标明桩点编号。
3.6 碎石桩施工
碎石桩成桩工艺为振动沉管法。
3.6.1 碎石桩施工顺序
碎石桩施工顺序须遵循在砂质土地基中：由外缘或两侧向中间进行，且隔行施打，相邻两根桩必须采用跳跃间打；在淤泥质粘土地基中：宜从中间向外围逐行或隔行施打。
3.6.2 施工方法
（1）桩机就位：桩机就位，合拢合瓣桩尖，使桩尖对准桩位标记，将管桩向下垂直。
（2）振动沉管：利用锤重及沉管自重徐徐静压1～2m后，启动振动锤振动下沉，每下沉0.5m留振30s。桩管在下沉过程中，须不定时地调整桩机搭架，使沉管与地面垂直度控制在≤1%范围内。
（3）停止振动、灌入碎石：桩身达到设计桩长时，停止振动，立即将碎石由加料口注入桩管内，灌入量按桩身设计量×充盈系数（充盈系数为1.2）计算。填料时须分批加入，不宜一次加料过多，并做好现场施工记录，严格控制每根桩的碎石充填量，避免先期大后期小的不良现象，以增加桩的均匀性。
（4）拔管、振动、加料：管内灌入碎石高度需大于1/3管长，方可开始拔管，应有专人负责监测碎石灌入量，以防超灌或少灌。拔管前先振动1min，以后边振动边拔管。每提升1m，桩管应反插50cm，然后留振30s，如此反复直至全管拔出，拔管速度为0.8～1m/min（平均速度）。
3.6.3 施工质量控制要求
（1）碎石桩施工过程，要注意防止破坏标识引起桩位不准，并随时复核，对因挤土作用引起的桩位偏差，及时调整。
（2）桩管在下沉过程中，须控制好桩身垂直度，确保在允许偏差范围内。
（3）振动拔管过程，须控制好拔管速度、反插深度及次数。
（4）碎石灌入量须符合设计要求。
3.7 试验检测及分析
根据设计要求，本工程碎石桩处理检验为桩身重型动力触探检验。评价桩体均匀性和检查桩长，桩长应穿透软、塑土层及硬塑夹层，经杆长修正后的动力触探检测结果应符合以下要求：最小值不小于3击，平均值不小于6击，加固面（不含垫层）以下1～6m范围平均值（超过10击时应予以剔除）不小于5击。
结论：修正后最小值为3击，平均值为10.5击，加固面（不含垫层）以下1～6m范围平均值（超过10击时应予以剔除）为7.3击，满足设计要求。
通过后期沉降观测记录，碎石桩处理完成后6个月处于沉降期，6个月后处于沉降收敛期，碎石桩属于排水固结类桩，地下水通过桩身及褥垫层进行排水从而提高土体强度。
4 结 语
振动沉管碎石桩复合地基工作是通过碎石垫层、碎石桩体、桩间土的协调工作来完成的。碎石垫层作为表土排水措施，加速表土的“壳”化。碎石桩体形成排水通道及桩体承载。剂密效应使得桩间土承载能力大大提高。碎石桩施工工艺突出表现为投入设备简单，现场施工文明、进度快、施工质量易控制的优点，在机场复合软土地基处理方面具有显著的社会效益和经济效益。
参考文献
[1]《建筑地基处理技术规范》（GB50021-2001）（2009年版）.
[2]《建筑地基基础工程施工规范》（GB51004-2015）.
[3]杨长顺.振动沉管碎石桩施工技术[J].铁道建筑技术，2003.
[4]李 利，万瑞义，王隽义.振动沉管碎石桩在加固软弱地基中的应用[J].东北电力学院学报，2003.
收稿日期：2018-7-23
作者简介：王玉成（1988-），男，助理工程师，大学本科，主要从事市政公用工程工作。