應用大粒徑振沖沉管碎石樁處理超軟土地基的現場試驗

應用大粒徑碎石樁處理超軟土地基的現場試驗研究主講：2023年7月6日碎石樁復合地基基本原理碎石樁復合地基的效用也不同。綜合各類復合地基的效用，主要有5個方面：樁體效用：豎向增強體復合地基都有樁體效用，并隨著樁體剛度的提高，其樁體效用會更加明顯。

墊層效用：復合地基的復合壓縮模量比天然地基的高，復合地基有均勻應力、增大應力擴散角、減小加固區(qū)下臥層土體中應力的作用。

排水效用：不少豎向增強體或水平向增強體都具有良好的透水性，是地基中的排水通道。在荷載作用下，加速了樁間土的排水固結。擠密效用：一些復合地基在施工過程中對樁間土體有擠密作用。

加筋效用：水平向增強體中的土工格柵等材料使土體抗拉強度提高。

2023年7月6日13-2碎石樁大粒徑碎石樁現場試驗一、概述碎石樁又稱粗顆粒土樁，是指通過振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入已成的孔中，形成大直徑的碎石所構成的密實樁體?！督ㄖ鼗幚砑夹g規(guī)范》（JGJ79-91）中規(guī)定：“振沖法適用于處理地基土不排水抗剪強度Cu不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基”。對不排水抗剪強度小于20kPa的淤泥、淤泥質土等地基應通過試驗確定其適用性。2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗1．擠密作用：用沉管法或干振法施工擠密碎石樁，由于在成樁過程中樁管對周圍砂層產生很大的橫向擠壓力。由樁管灌入的填料在振動力或靜壓力作用下擠向樁管周圍的砂層，使樁管周圍的砂層孔隙比減小，密實度增大，這就是擠密作用。有效擠密范圍可達3-4倍樁直徑。

2．排水減壓作用：碎石樁加固砂土時，樁孔內充填碎石（卵石、礫石）等反濾性好的粗顆粒料，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水減壓通道，可有效地消散和防止超靜孔隙水壓力的增高和砂土液化，并可加快地基的排水固結。

3．砂基預震效應：在振沖法施工時，振沖器施工過程使填土料和地基土在擠密的同時獲得強烈的預震，這對砂土地基增強抗液化能力是極為有利的。

二、加固原理（一）對松散砂土的加固原理2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗1．對粘性土地基（特別是飽和軟土），由于土的粘粒含量多，粒間結合力強，滲透性低，在振動力或擠壓力的作用下土中水不易排走，所以碎石樁和砂樁的作用不是使地基擠密，而是置換。

2．碎石樁置換法是一種換土置換，即以性能良好的碎石來替換不良地基土；排土法則是一種強制置換，它是通過成樁機械將不良地基土強制排開并置換。3．振沖法施工時，通過振沖器借助其自重、水平振動力和高壓水將粘性土變成泥漿排出孔外，形成大于振沖器直徑的孔，再向孔中灌入碎石料，并在振沖器的作用下，形成密實度高和直徑大的樁體。（二）對粘性土的加固原理2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗4．在制樁過程中，由于振動、擠壓或擾動等原因，樁間土會出現較大的超靜孔隙水應力，對靈敏性粘土將導致原地基土強度降低。制樁結束后一方面原地基土的結構強度會隨時間逐漸恢復；另一方面孔隙水應力逐步消散，強度恢復并提高，甚至超過原土體強度。5．由于碎石樁是由散粒材料組成，承受荷載后產生徑向變形，并引起周圍的粘性土產生被動抗力，如果粘性土的強度過低，不能使碎石樁得到所需的徑向支持力，樁體就會產生鼓脹破壞，這就使加固效果不佳。為此，近年來國外開發(fā)了增強樁身強度的方法，如袋裝碎石樁、水泥碎石樁和裙圍碎石樁等方法。水泥碎石樁類似于CFG樁。

（二）對粘性土的加固原理2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗(一)加固范圍

加固范圍應根據建筑物的重要性和場地條件及基礎型式而定，通常都大于基底面積。對一般地基，在基礎外緣應擴大1~2排；對可液化地基，在基礎外緣應擴大2~4排樁。

(二)樁位布置形式和間距

樁位的布置形式有等邊三角形、正方形、矩形或等腰三角形等布置形式。樁的間距應根據荷載大小和天然地基的抗剪強度確定，可取1.5～2.5m。當荷載大或天然地基的強度低時宜取較小的間距，反之，則可取較大的間距。三、一般設計原則2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗(三)加固深度

加固深度應根據軟弱土層的性能、厚度或工程要求按下列原則確定：1．當相對硬層的埋藏深度不大時，應按相對硬層埋藏深度確定；2．當相對硬層的埋藏深度較大時，對按變形控制的工程，應通過試算確定：假定某一加固深度，驗算其是否能滿足采用碎石樁或砂樁加固后的復合地基變形不超過建筑地基容許變形值的要求，在保證安全的前提下選擇一個經濟合理的加固深度。對按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應不小于最危險滑動面的深度；3．在可液化地基中，加固深度應按要求的抗震處理深度確定；4．樁長不宜短于4m。三、一般設計原則2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗(四)樁徑

碎石樁的直徑應根據地基土質情況和成樁設備等因素確定。采用30kW振沖器成樁時，碎石樁的樁徑一般為0.7~1.0m；采用沉管法成樁時，碎石樁和砂樁的直徑一般為0.3~0.7m，對飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。(五)材料樁體材料可以就地取材，含泥量不大于5%。碎石樁樁體材料的容許最大粒徑與振動沖器的外徑和功率有關，一般不大于80mm，常用的粒徑為20~50mm。對強度較低的飽和軟粘土地基，碎石粒徑可達200mm以上，這時需要根據現場試驗結果確定合適的碎石級配。三、一般設計原則2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗(六)墊層

碎石樁施工完畢后，基礎底面應鋪設30~50cm厚度的墊層，墊層應分層鋪設，用平板振動器振實。在不能保證施工機械正常行駛和操作的軟弱土層上，應鋪設施工用臨時性墊層。(七)軟粘土地基中碎石樁的充盈系數

充盈系數定義每根樁實際碎石用量與設計的碎石樁理論體積的比值。砂土、粉土和一般粘土中，碎石樁的充盈系數一般為1.2左右。軟粘土中的粗粒徑碎石樁的充盈系數較大，根據現場試驗的實測資料，充盈系數要求達到1.4到1.5，才能保證實測碎石樁的樁徑不小于設計樁徑，這是由于一部分碎石擠入樁外土體中，在樁底需要形成較大的樁頭使樁體密實等因素造成的。三、一般設計原則2023年7月6日大粒徑碎石樁現場試驗(八)液化判別根據《建筑抗震設計規(guī)范》（GBJ11-89）規(guī)定：應采用標準貫入試驗判別法，在地面下15m深度范圍內，地下水位以下的可液化土應符合下式要求（當有成熟經驗時，也可采用其它判別方法）。這種液化判別法只考慮了樁間土的抗液化能力，而并未考慮碎石樁和砂樁的作用，因而是偏安全的。三、一般設計原則2023年7月6日20鐵23疏年6漂月3漆0日大粒曠徑碎畜石樁撇現場鞏試驗(一)振沖扶法四、施工壓方法20弟23尺年6章月3鐵0日大?？迯剿樾跏瘶栋F場束試驗施工牌方法1．子施工翁前準朵備工涂作2．悉施工竟組織科設計3．跟施工攀順序★4．緊填料廈方法★5．慢施工也質量澇控制20膠23格年6業(yè)月3怪0日大粒昆徑碎尿石樁牽現場錯試驗施工紙順序★在一蛙個加鏟固場副地區(qū)背域內鈴，碎廚石樁嬌的施枕工順越序如盆圖1砌3-慶3所遷示。塘一般些可采貫用“由里搖向外”或“一邊侮向另荒一邊”的順杯序進嗎行。嬸在地原基強著度較禾低的塞軟粘嬌土地似基中芹施工緩時，樸要考鑼慮減梨少對自地基秤土的頃擾動惰影響池，可信采用“間隔夜跳打”的方逼法。巴當加非固區(qū)搞附近亦有其抵它建辣筑物幻玉時，乞必須維先從置鄰近茂建筑勿物一石邊的饒樁開爐始施逝工，獲然后儲逐步鋤向外帥推移菠。20蓮23倚年6用月3轟0日大粒幕徑碎窮石樁暮現場灶試驗填料柳方法★填料擱方式計一般浸有三種：第一券種是錄把振述沖器謠提出透孔口，往探孔內朝倒入店約1m堆高叨的填待料，稼然后構再放合下振富沖器痛使孔奮口的團碎石萍填料轉落到椅先前旬振密科的碎霧石頂直部或澡孔底燙，當口振沖踐器達毀到碎鋒石充途填的但位置椒時，脅振沖祝電流純增加渡，開棉始振咐密作忍用，耐每次蔽加料械都這謙樣做串。第二狐種方潛法是枯振沖促器不圍提出紛孔口，只急是往罷上提儉升約部1m左右狗，然蜂后往竊孔口北填料撒，填命料沿尺振沖覺器四辰周落比入到氧先前定振密評的碎成石頂良部或蜓孔底垮，再顆放下情振沖嚼器進區(qū)行振鞠密。第三鋸種是們邊把沾振沖侄器緩萍慢向約上提法升，拼邊在名孔口黃連續(xù)時加料。對粘鵲性土串地基薄，由求于容告易塌屑孔，怕多數存采用盆第一結種加敲料方斥式。20濁23亡年6孤月3向0日大粒威徑碎邊石樁額現場好試驗工程鳥實例冠：工程掛概況謊：XX水道黎橫坑東裁彎脾工程樂是世蟲界銀課行貸弱款項皺目—XX西江愁水道蹲整治師工程廊的組瘋成部捕分，蝴裁彎耕人工鎖開挖塵河道賭設計龜斷面件控制津尺寸香為：令底寬11恨0m，河底夾高程慮－9.易5m，堤堤擊頂高泳程4.某0m，坡高13啊.5m，兩岸何均采蜂用1：3邊坡肝。20宿23梳年6壟月3隔0日大粒似徑碎騙石樁字現場耽試驗場地伐地層辜資料橫坑逮裁彎芹工程校區(qū)域休地面只以下藏涉及愛工程拖穩(wěn)定坐性的汽土層富有三毫層：第一脖層：0.臂0m~殃-2寒.3鄰m，淤泥浩質粘棍土，茅抗剪玩強度梨指標攤均值艘為c=章18稀.9翻kP突a，φ＝5.衰5°；第二廉層：-2蓄.3m~原-1枕5.鄙0m，淤泥溝，抗傭剪強隔度指刺標均領值為c=添7.雜89默kP長a，φ＝4.煉5°；第三銜層：量-1返5.丑0m~類-2適1.殺0m炮，粉質史粘土濕，抗草剪強朱度指毯標均駛值為c=慌20慮.2初kP軌a，樣φ＝情12砍.1漁°。20液23尸年6擇月3慶0日大粒蓬徑碎授石樁場現場隱試驗可能糟存在史的工梅程問躁題：在淤丹泥和協(xié)淤泥蠟質土愉層中約開挖某坡比糠為1:唯3的人意工河螺道的斥邊坡站穩(wěn)定浴問題陷，設晃計中嶺擬采脊用樁虎徑1.筋0m，樁間選距2.刻0m碎石共樁加怕固淤艦泥和混淤泥鏈質土業(yè)層，剪使復兄合地?；亩芽辜羧訌姸柔劥蠓蓝忍狴Z高，進以保視證河梢堤的稱穩(wěn)定濟性。20代23壇年6莖月3陸0日大粒系徑碎窯石樁德現場鏡試驗現場說碎石爺樁試蹲驗目此的通過政碎石他樁現算場試叮樁和壞效果樸檢測叉，提乓出大指粒徑鎮(zhèn)碎石府樁的持施工骨工藝犬參數肚和工風藝流么程，艙作為趕后續(xù)叛施工事的依題據。20光23哈年6賤月3撓0日大粒呈徑碎邁石樁狼現場寫試驗試驗碼需要品獲得煩的控隔制參計數碎石媽填料餡級配水壓假控制護壁烘及填途料方甚式充盈兵系數校的確凡定密實船電流洋和留搶振時礎間20帳23互年6訪月3氏0日大粒獄徑碎挽石樁什現場攀試驗規(guī)范襯規(guī)定版振沖南碎石享樁法哄所用很碎石五粒徑客建議成采用2～5ｃｍ長。但石是試己驗場茶地地尼基土說的強完度較權低，爐主要哀處理只土層北的強遼度只挨有不桂到8kP少a，采用沃小粒渣徑的窮碎石侵難以舊成樁貧，因私為碎藏石樁票是依石靠樁柴間土客的側狂限阻雅力來定成樁脅的，素與樁矛間土祖的側馳限阻粗力直南接關冬聯的銅是樁小間土下的不拖排水顆抗剪志強度粉Ｃu值和踏碎石計填料欲粒徑績。在拌試驗挑樁施皆工初夾期，測為了飛確定忘最優(yōu)跑碎石撲級配距，進勺行了4組（釣每組3根碎崗石樁秧）不信同級寫配的化碎石瀉成樁幣試驗葬，現靜場試濁樁結愈果表本明使孤用粒抱徑小扒于5ｃｍ附碎石淺含量競最高港的第略一組籃級配憶的碎臨石料婦，不豎能成慎樁。筍使用胖粒徑獎小于5ｃｍ葵碎石痛含量哈較高尺的第每二組短和第損三組凍級配席的碎萬石料室，能寶夠成抹功制彈樁，網但是毛成樁欲困難敏，而塞且形技成的那碎石箱樁樁始徑偏戰(zhàn)大，肆樁體我密實持度較纖低。貓見表1所示剃，最堵后選己擇粗慈粒組服最多貢的第4組為術正式億施工徒碎石其樁的抽碎石拜級配焦。20窄23謠年6拿月3媽0日20凡23摸年6槽月3弱0日大粒句徑碎赴石樁險現場房誠試驗造孔叨水壓蝴過大毛，容痰易使蜜孔壁圣沖垮蠶；過酷小，扇則振數沖器廈難以裹貫入秤。制漆樁水悄壓過毛大，柳容易廁將下域段已孔振密辱的碎紀石沖尼松，棍或沖仙垮孔攝壁造爽成樁粉體夾地泥，檢因而期影響喇到制叛樁密把實度御；制勺樁水芒壓過拋小，先則下披料困霜難，修制樁法時間火延長勢，也慨會影祖響樁赤的密益實性[6嚼]。根號據本輩工程雁的實盈際情棒況，鮮確定磁造孔燈水壓千控制距在0.網5MP陣a左右辯，水團量不度小于30ｍ3/ｈ，瞞以保懂證孔強內淤砍泥返蓄出地暖面，辣保證溪填料敲的暢點順，劑提高面施工秋效率荒。為喊保證孫成孔機質量,終孔豆后必由須進限行1-潔2遍清團孔。眠制樁千水壓媽控制攤在0.屢3MP桌a左右才，以濤保證途樁體非對樁痕土土倡體的機排水徹固結岡所起卻的排者水通歇道作旁用不言因樁懷體含士泥量亂大而程受影響響。20俯23鑰年6呆月3割0日大粒跑徑碎州石樁寫現場狗試驗護壁在強舒度很夜低的詳軟土掌地基咐中施擠工，絹由于焦地基苦土體識的強羞度很奶低，算必須傅先進糞行護叫壁，珍否則抱很容糕易塌房誠孔，街導致始在塌掛孔處災產生駝卡料盆現象駛，振許沖器耗無法瓣沉入洋到預恭定位磨置，胖產生誰斷樁建或樁額體不狗密實鑄現象傲。本液試驗惡中試拋制第以一根胖試驗懷樁時叛未采跪取先錘護壁摘的方和法，招振沖祖器下瓣沉過飄程中廟激振踩電流樸隨下羅沉深肆度和弓填料鋼量的秀增加林產生嬸如圖1所示炒的變消化，悟由圖1可見吳在深摸度9m處產所生了牲卡料云現象逼，導去致振援沖器馳激振咬電流井達到茂額定設電流60A時仍扒然無枯法向禍下貫漢入?？冊诤蟠览m(xù)試樣驗施缺工時犁，采旨用“先護脫壁、源后制磚樁”的方悉法。介即在唱開孔洞時，販不要乘一下弟子到堤達加醫(yī)固深劍度，超可先雖到達雖第一釣層軟掏弱層攀，然受后加碼些碎挑石料危進行確初步縮慧擠振逮，讓眾這些礙填料疫擠入逐孔壁加，把原此段除的孔氏壁加蟻強以騙防塌初孔。誼然后腸使振錫沖器夢下降川至下絲式一段筍軟土萄中，充用同卷樣方白法加禾料護澤壁。止如此撤重復仿進行欠，直肌到設琴計深我度。宣孔壁蔥護好沒后，宮就可扇開始謠填料叉制樁旨了。20胳23舍年6劣月3斤0日圖1填料過程中激振電流隨深度的變化20春23塔年6表月3購0日大粒速徑碎蓄石樁漁現場親試驗填料醬方式將:采取半把振挎沖器爬提出打孔口紋，往繭孔內協(xié)倒入剃約1m堆高插的填祝料，緞然后余再放晃下振伐沖器步使孔循口的誰碎石跌填料攝落到觀先前旗振密色的碎問石頂健部或房誠孔底驗，當墳振沖劃器達監(jiān)到碎淚石充叨填的稀位置做時，崗振沖樹電流政增加鬧，開法始振喪密作心用，珠每次福加料跌都這藍樣做巡壽。讓頁振沖娘器在諒孔內球不停冒地上久、下黑串動榆，進并行填別料、渠振密挺和留快振。脂此法邊能避利免飽糟和軟卡土振圖沖碎歪石樁毛施工誦常見叔的“卡管”和“斷樁”事故,保證疲樁體需連續(xù)平性和巴密實執(zhí)度。20秘23朝年6掩月3懂0日大粒被徑碎觀石樁霞現場負試驗充盈疫系數銳的確停定:充盈席系數午定義允為每躺根碎尋石樁華實際每灌入增碎石型量與座根據柏設計扭樁徑柔和樁嘗長計屯算理黨論碎艙石樁磁體積違的比蜘值。誤碎石里樁規(guī)客范[1話]建議板充盈幫系數川為1.誦1到1.抱2。通應過現佳場碎糠石樁右施工屆過程造中較完精確甜的碎燃石計礦量和趨施工間后的倚現場諷開挖擴實測耀碎石謠樁直密徑，客統(tǒng)計說出10根碎濫石樁疊實測乓樁徑愚與實奶測充什盈系欲數的慣關系慕見圖2所示懼。由蔑圖2可見蒸，當焰設計食碎石子樁的質樁徑搖等于1.演0ｍ時老，要頂保證明實測凍碎石燦樁樁遍徑不堂小于1.監(jiān)0ｍ，柜充盈稼系數裂在1.況5左右愛，遠揚大于寧規(guī)范毛建議同的數盞值。賠這是雁因為階在超發(fā)軟弱旋地基文中，景要形擇成密詞實度順較高胖的碎粗石樁比，必火須在善樁底奮形成昆強度耕較高子的葫旋蘆狀鋤樁頭泊，樁踢身區(qū)澆也有躁部分畏碎石闊擠入湯到四卷周土鼓中。20夾23承年6剖月3捧0日圖2實測碎石樁樁徑與充盈系數的關系20遙23遠年6俯月3瓶0日大粒刷徑碎甚石樁絮現場舞試驗密實態(tài)電流筒和留戀振時球間：現場聰試驗墾中，匯使用30kW振沖史器，所密實理電流葛控制大于50A。留振眠時間碎指打眾樁過弦程中百，某晚段碎遞石樁插施工早時，拜密實即電流司達到朋控制觸值后插，振劈燕沖器非基本錄不下乏沉能棉夠保糊持密殖實電的流的鬧振動甲時間耀。在命超軟游粘土億中，躍留振壤時間謠一般往較短唐，時泊間過魔長會模破壞舌側壁憐土體毯，造蒙成制虎樁困鑄難。搶現場域試驗選中，府留振股時間棒控制箭在5～15s?，F場友試驗秘表明春，留怎振時就間對槽樁徑令和樁今身密成度有姓重要茶影響撇。20繞23算年6檔月3堅0日大粒銷徑碎直石樁瞧現場晃試驗碎石世樁的胳質量耗檢測：碎石貸樁樁瞎徑檢健測淺部紀樁徑然檢測職，為尸現場酬試驗棗服務攜的82根試華驗樁裙制樁閃完成均后，廈對其蹤蝶中15根碎獄石樁拆進行勾了開烘挖檢福測其峽樁徑辮，開震挖深林度為2.皺5m，15根被睛檢測仙樁的廊直徑肅均大愿于1.李0m，檢測挺結果垃見表2所示滲。20謎23迎年6案月3王0日大粒挨徑碎億石樁施現場勺試驗深層是樁徑施檢測饅，現場稿試驗差結束袖后，金采用設地質艦雷達江對三燦根試脫驗樁茫進行窮了樁寇徑和柳樁長拖的檢趴測，暢檢測任結果換如下運：A*的試辦驗樁憤為現家場試掏驗的卸第一妨根試歌樁，獲由于所未采禽用“先護邪壁、冠后制付樁”的方功法，霧在深商度9牲.5籃~1死0.迷0m處孔夏壁坍寶塌，館制樁灘過程珍中發(fā)撞生卡繁料現音象，捷致使謊10弟.5m以下軌樁體究樁徑漠明顯絞不足沫。20庫23飾年6副月3武0日大粒姑徑碎釋石樁秤現場算試驗碎石坑樁體把的動理力觸棉探測鳳試：為了幸檢測牌碎石母樁樁筒體密丘實度烘，制默樁完量成后礙對2鍬7根禾樁進裕行了銹重(方Ⅱ)墻型動祥力觸來探測虹試，甘其成的果見密表4負所示增。20陡23賴年6倉月3膀0日c=2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