淺談振沖碎石樁復合地基加固技術
2015-07-09
引言：
碎石樁按成樁工藝分振動沉管擠密碎石樁、振動水沖碎石樁和干法振動碎石樁。碎石樁法工藝簡單，加固效果明顯、經(jīng)濟效益顯著，近年來在加固地基中的應用越來越廣泛。用振沖法加固地基主要是通過在地基中形成密實樁體和擠密作用，與原地基構成復合地基，從而達到提高地基承載力減少沉降和不均勻沉降的作用。振沖碎石樁適用于軟土地基或路基加固,因其不受施工場地限制，施工工藝簡單，效果良好。
1碎石樁及加固原理
1.1碎石樁是指用振動、沖擊或水沖等施工方式, 在較弱地基中成孔后, 再將碎石擠壓入孔中。填料后形成大直徑的由碎石構成的密實樁體。
振沖法是振動水沖法( vibroflotation )的簡稱，由1937年德國凱勒公司制造出現(xiàn)代振沖器錐形機具，用來擠密砂土地基獲得巨大成功。近20多年來，我國在道路、橋涵工業(yè)與民用建筑地基的處理采用振沖法加固。
1.2振沖碎石樁加固地基是以起重機吊起振沖器，同時啟動水泵通過噴嘴噴射高壓水流，在振動和水沖的共同作用下，將振動器沉到土中的預定深度，清孔后再從地面向孔內填入碎石，使土體在振動作用下被擠密實，達到要求的密實度后再提升振動器。如此重復填料和振密，直至在地基中形成一個大直徑的密實樁體與原地基構成復合地基。振沖碎石樁依賴周圍土體的側壓力保持形狀并承受荷重，承重時樁體產(chǎn)生側向變形，基礎對碎石樁施加的應力不僅自上而下傳遞，同時也通過樁體的側向變形傳遞給周圍土體。這樣碎石樁和周圍土體一起組成一個剛度較大的人工復合地基，使得基礎荷重引起的附加應力向四周擴散，分布趨于均勻，從而提高地基承載力，減少沉降和不均勻沉降，該軟土地基加固方法快速、經(jīng)濟有效。
2振沖碎石樁加固地基設計
在工程地基處理中應用振沖碎石樁技術，需要在施工之前進行科學、合理的施工設計，并針對技術應用所需的條件進行充足的準備，以為施工提供有效指導，進而提高地基處理的效率。
2.1振沖碎石樁基本屬性以及位置布局的設計
振沖碎石樁的基本屬性包括樁長與樁徑。一般來說，振沖碎石樁的樁長與樁徑取決于地基土質等因素。對于土質粘性較大的地基適宜采用大直徑的振沖碎石樁，同時考慮土質松軟程度，以確定樁長。在此，樁長應該盡量滿足地基變形量以及下臥層承載力的需求，并適當增加樁長，以保證樁長能夠深入持力層，提高地基的穩(wěn)固性。振沖碎石樁的位置布局主要是指樁間距來說的。振沖碎石樁的位置布局主要有等邊三角形與正方形兩種形式，不同形式的位置布局有不同的樁間距計算方式。通常都是在修正系數(shù)上略有差別，等邊三角形位置布局形式下，修正系數(shù)采用 0.95d，而正方形位置布局形勢下，修正系數(shù)則采用 0.89d；若地基土質粘性較大，則以單根振沖碎石樁承擔地基處理面積開方的1.08倍來計算樁間距，以保證樁間距能夠承載地基處理的面積，從而提高地基的穩(wěn)固性。
2.2地基承載力以及地基變形量的計算
一般來說，計算地基承載力需要根據(jù)樁體承載力特征值與處理后樁間土承載力特征值之間的關系，來確定基地承載力。一般來說，地基承載力標準值都在 50 千帕以上；計算地基變形量則是根據(jù)樁間土壓縮模量與地基變形量之間的關系來驗算，通常施工后地基變形沉降的量應控制在 27±3mm，以保證地基的穩(wěn)固性。
2.3竣工后質量檢測方法設計
振沖碎石樁技術在地基處理中應用施工之后，需要相關工作人員對施工質量等進行檢測，以保證施工質量達到施工要求，為工程建筑提供可靠的地基通常，施工人員采用地基荷載試驗、動力觸探、標貫等手段來檢測地基處理質量另外，還要進行埋設沉降觀測桿和位移觀測樁，以一年為限，觀測地基沉降情況，以為地基維護施工提供參考。
3振沖碎石樁施工質量控制
所謂施工質量控制就是要謹慎地掌握好填料數(shù)量密實電流和留振時間這三個施工質量控制指標。要使每段樁體在這三個方面都達到規(guī)定值，只有在填料量一定的情況下才能保證達到一定的密實電流，而這時也必須有一定的留振時間才能把填料振密。一般來說，在粉性較重的地基中制樁或地層中存在軟弱土夾層部位制樁，填料量和留振時間容易達到規(guī)定值,這時還要把好密實電流這道關。
振沖碎石樁的施工質量控制實質上就是對影響其質量的各因素的施工控制，只有將其影響因素進行有機的綜合控制，才能達到理想的加固效果。對于其影響因素如何控制控制的標準是什么，這些都與工程的地基土性質設計要求有關。
4振沖碎石樁加固應注意的問題
振沖碎石樁加固松軟土體的機理清晰明確，加固的效果好，適用范圍廣，但具體選用時應注意如下幾點：
3.1當需要加固的土體中含有大量的硬質巨塊，如大塊石、建筑垃圾等，則難以振沖成孔，構筑樁體。此時振沖法即不宜采用。
3.2振沖制樁過程中，填料在振沖器的水平向振動力作用下擠向孔壁的軟土中，是樁體直徑擴大。當擠入力與土的阻力達平衡時，樁徑即不再擴大。土質越軟，阻力就越小，樁體亦越粗。若軟土強度過于低下，土的阻力始終不能平衡填料的擠入力，則無法形成樁體，振沖法即不再適用。因此，需要加固的軟土必須具有最小的強度限值。我國建筑地基處理技術規(guī)范（JGJ 79-2002）規(guī)定振沖碎石樁法適用于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。
3.3振沖碎石樁法在施工的過程中置換出大量泥漿，若在市區(qū)或環(huán)保要求嚴格的地區(qū)，就要特別作好排污系統(tǒng)工程，進行文明施工，滿足環(huán)保要求。
5結語
采用振沖碎石樁加固地基，復合地基承載力一般會提高2倍~3 倍，變形模量提高2.5倍~3倍。復合地基能提高地基承載力，減少建筑物沉降變形，縮短沉降時間，增加穩(wěn)定性。這種地基加固方法很值得重視，因此，今后要從理論計算、設計、施工技術上不斷完善、 充實，使其在地基處理中發(fā)揮更大的作用。
