高速路基工程振冲碎石桩技术应用

李珍梅

(山西路桥第四工程有限公司，山西 大同 037006)

0 引 言

振冲碎石桩技术是最近几年以来应用最为广泛的技术策略，通过该技术的应用能够提高路基工程的承载力实现路基工程项目的建设需求，因此对该技术的应用要点进行研究，总结出更为科学有效的施工方案是本文的研究方向。

1 技术原理

在路基基础加固施工环节，应用振冲碎石技术能够达到效果，该技术的工作原理如下所示：首先振冲碎石应用过程中，通过周边土体结构形成的侧向压力增加荷载可以达到加固性效果。其次，在具体的施工中，碎石桩可以和周边土体组合形成复合地基的结构，保证地基荷载性能符合要求，达到承载标准要求。最后，整体受到荷载作用之下，导致侧向变形的发生，进而将应力直接传输到周边的土体结构上，完全达到结构性能的使用要求。

2 工程概况

某公路项目总长度为62 km，为双向四车道的结构形式。经过现场地质勘察发现，该公路所处地质条件复杂性较高，很多路段都是软土层的结构，且土质硬度较低，所以给工程产生不利影响。在施工环节，需要进行钻探、试坑、动探、化验等操作，确定某个部分上的地质条件极差，承载性能无法达到标准的要求，可压缩土层结构厚度较大，压缩性处于中、高阶段，局部有浸水、液化等问题。为了达到工程的要求，不会出现液化的危害，在该特殊地质条件下选择使用振冲碎石桩技术进行处理。

3 碎石桩设计

该工程的路基只需要在15 m的范围内砂石液化部位进行加固处理，处理深度需要超过可液化砂土层结构。根据设计方案要求，振冲碎石桩的直径尺寸为0.6 m，并且从以往工程经验分析，桩间距一般为3～4倍的桩径，预估该桩体间距为2 m，采取三角形设置的方式。根据从密到疏的原则进行间距调整，使得桩身结构承载性能超过450 kPa，且复合地基的承载性能超过150 kPa。应用动力触头进行现场结构性能检测，如果沉入深度为10 m，击打需要在6次以上。按照项目的具体情况，首排碎石桩设置在外侧60 cm位置，处理长度为50 cm。此外，根据工程需要选择合适的填料，粒径、性能等符合要求，达到级配标准要求，不会给工程的质量产生任何影响。

4 振冲碎石桩施工

4.1 施工设备及材科

结合本次工程的具体情况，在公路软基振冲碎石桩实施环节，容易出现导杆抱卡的问题，所以需要使用BJ-KW-75型振冲器、吊装设备等进行现场施工。振冲碎石桩桩体填料选择合适的材料，一般是就地选材，随时、卵砾石、矿渣等都能够满足工程的要求，但是禁止使用任何风化的材料，并且填料含水率符合要求，粒径为25～50 mm之间。只有做好上述设备、材料的控制，才能满足现场施工需要，保证工程的质量合格，提高工程质量水平。

4.2 制桩试验

按照该公路项目的具体情况，考虑到地质条件因素，确定在K14+500位置上进行试桩作业，按照工程设计方案确定振冲碎石桩技术参数如下：桩体长度5～10 m，桩径1 m，以三角形方式进行桩体设置。按照试验结论，振冲器加密电流应在70A以上，留振时间5 s，水压符合技术标准的要求，如果地质条件发生很大的变化，应该再次进行技术参数调节，以保证工的质量符合要求。

4.3 造孔和清孔

按照设计标准的要求，控制点坐标轴线与桩位测量放样，同时把测量点和设计参数的误差限定在5 cm以内，还要考虑到工程的具体情况，进行纵横排水沟与泵坑，需要促进排污能力的提升。把振冲器与中心部位对正，然后开启振动器。在电压、水压等参数符合工程技术标准后，利用塔架吊具把振冲器逐步下放，速度为2 m/min，进入到土体结构内。冲孔作业环节，如果发现实际电流超出额定电流，应该降低速度，并且缓慢下沉振冲器，在电流达到额定标准后才能造孔。达到设计深度的标准后，缓慢向上提升振冲器，保证振冲器提升到孔口部位上再次进行沉放作业，做好内部泥土清理处理，保证填料作业可以有序进行。如果孔口发生返水或者含泥量超出标准，应该及时进行清孔处理，以免造成严重的淤堵影响工程的质量。

4.4 填料和成桩

该公路项目在施工中，应用的填料是天然级配石，其含泥量在10%以下，粒径处于50～80 mm之间，填料施工环节，振冲器停放在和孔底有30～50 cm以上的部位上，且可以给内部直接冲入填料材料，经过回填一定的时间，提升振冲器，且能够让碎石在孔内进行均匀充满。填料作业环节，如果密实电流并不能达到振冲电流的设定参数，要继续进行填料施工，利用提位振冲器方式持续填充作业，防止因为填料不足或者串桩等问题。造孔工作全部完成后，工作人员将振冲器向上提升约30～50 cm的距离，在孔底停留大约10 s的时间，再开始拔管作业。每次填料施工环节，厚度都要严格的控制，振冲器放入到内部时应该充分的振动，一方面可以做好振密处理，另一方面还能够让物料全部都进入到孔壁土体结构内。随着填料数量的持续增多，孔壁受到的约束力也会逐步的增大，在约束力与振动力完全一致的情况下，桩径也会稳定。如果此时再次进行振密作业，振冲器电流也会快速的增大，在电流与密室电流一致的情况下，就可以达到密室的条件要求。

5 承载试验检测

经过长达15 d的施工，完成施工任务。经过地基承载性能参数的计算分析，且做好承载板静载试验分析。按照24 kN为一个分级进行加载作业，在完成一级加载的作业后，随时观察沉降参数，在底板达到比较稳定的条件时，就可以停止观测，继续进行后续的加载施工。根据上述操作方式，逐步完成各个环节的作业，直到最终达到试验标准，具体承载力参数可见表1。经过观测数据整理与分析，累积沉降参数没有超出标准，且荷载增加到240 kN以上时，地基结构完好，没有出现损坏的问题。

表1 桩顶承载力静载试验结果

图1 荷载P与沉降S曲线

经过加固处理之后，复合地基承载性能提升比较明显，进而得出如下结论：通过这种方式加固软土地基，可以满足运行标准。随着运营时间的延长，固结的质量也会得到很大的提升，所以在填方作业过程中，需要加强施工进度的控制，保证符合设计标准的要。利用分层的方法填筑施工，工作人员需要及时进行沉降参数的观测，掌握沉降参数值，加强填方施工进度的控制，保证工程的质量合格，不会有任何质量与安全隐患存在。

6 结 语

经过试验分析发现，振冲碎石桩技术其具备工期比较短、操作方便、技术成熟等特点，能够全面提升软土地基的承载性能，保证现场处于可控范围内，为工程质量的提升奠定基础。