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摘要：结合振动沉管碎石桩在广州亚运马术场改造工程软土地基处理中的应用，介绍了振动沉管碎石桩的加固机理和施工方法，并通过现场试验对加固效果进行了评价，指出振动沉管碎石桩是一种非常实用的软土地基处理技术，其投入设备简单、造价低、噪声小、工期短且提高地基承载力的效果显著。
关键词：振动沉管碎石桩；软土地基；土方回填
1.工程概况
本工程项目位于广州从化市良口镇，工程面积大约150万m2。主要包括软基处理、边坡防护、挡土墙等工程。软基处理主要位于C区填方区域，基础处于农田区域，地表发育，地下深浅，已形成沼泽和湿地。由于填土较高，需对地基进行加固的处理。
对地基进行加固处理的方法非常多，由于该项目施工的区域空旷，有利于机具的搬移；在区域附近范围没有工厂、学校，同时也没发现重要的管线或者设备，振动沉管碎石桩施工时振动及噪音对周围环境的影响小，设计的桩长没有阻碍钻进的坚硬土层，故适用。采用桩径为1米，按等边三角形进行布置，边3米，深度控制约10米，共7656根，桩总长约7.6万米。
2.加固处理
采用振动沉管碎石桩加固的主要目是提高地基土的承载力与压缩模量，并且增大抗液化的能力。首先由振动器产生的强力振动使得土颗粒重新进行排列，孔隙相对减小，体积相对缩小，形成密实土；另外，由于振动器的水平重复振动，同时通过填料，使得土层挤压大大加密了土粒。通过往常的实践证明，容器中的碎石受到振动作用就会产生沉陷和密实的现象，同样，松散的砂土受到振动时也会重新进行排列致密实。简言之，振冲过程有3种对土基加密的作用：1）振挤的作用。振冲器的水平振动力将周围土挤压密实；2）振浮的作用。通过振冲器振动促进土颗粒间结构力破坏，从而重新形成稳定的结构形式；3）固结的作用。在砂土上覆有效应力作用下，超静孔隙水压力消散时产生排水压密.
3.施工的工艺
3.1 施工的顺序
施工顺序采用分区进行作业，每分区由一边向另一边渐渐推进，即采用“排桩法”进行施工。并且，每套机组的施工顺序为：由里向外（图3.1碎石桩施工平面布置图）。
图3.1碎石桩施工平面布置图
3.2 施工的程序
（1）平整场地到桩顶的设计标高；布置桩位，根据试桩的数据确定施工技术参数。
（2）测量放线及定位：测量放线确认振冲器位置，作好施工准备工作。
（3）成孔：开动振冲器，注入高压水，相互作用下使桩竖直贯入地层到设计深度。
（4）清孔：在振冲器吊出孔后，保持其坚直的状态，直贯入孔底，一次清孔排浆，并进行清孔记录，并根据实际情况，确定清孔的次数。
（5）成桩：采取连续填料，分段振密的方法。将振冲器提离孔口约1.0～1.5m之间，向孔内倒填石料，填料数量根据实际土质确定，每次填料高度控制在0.5～0.8m。石料沉入孔底后，下沉振冲器，首先振实孔底桩体，当工作电流达到规定的电流后，留振10～20s。循环上述的工序，进行下一段桩体的施工。
（6）清沟：在打桩施工过程中，现场要安排专人进行清沟，保证排污畅通，泥浆沉淀后要及时用泥浆车运到指定排浆地点。
（7）填料进行记录：每根桩体的施工过程，通过设备配备的自动监控系统记录仪，对每段桩体的成孔过程进行实时跟踪记录保证施工质量及检验。
（8）铺设垫层：桩完成后，桩顶需铺设约50cm厚的碎石垫层，采用压路机重叠轮迹进行碾压。
3.3.施工的质量控制
（1）严格控制留振时间。确保充足的水量，控制好施工泥浆量，防止出现塌孔；水压要根据土质及其强度来确定，通常强度较低的软土，采用的水压相对要小一点；相反，对强度较高的土，采用的水压相对要大一点；在成孔过程中的水压和水量都尽可能要大，当接近设计深度时，才降低水压。
（2）施工过程电压一般采用380±20V，确保电压稳定。
（3）施工过程，填料是很关键的工序，加料不能过猛，原则上“少吃多餐”，就是多加料，但每次量比较少。
（4）碎石桩施工过程中严格按有关规范要求施工。
（5）碎石桩的质量检验：在碎石桩施工完成28天（约四个星期）后，可做单桩复合地基的荷载试验，按每300根桩随机抽取1根进行检验，但检验的总根数不得少于3根。要求符合地基容许承载力不小于230KPa；桩体密实度抽查5%；复合地基承载力抽查5%，采用重Ⅱ型动力触探测试。
3.4.质量验收的标准与检验的方法
在碎石桩施工之前，必须进行成桩试验，试验桩数一般为9～16根。如试验结果发现不符合设计的要求时，应重新对碎石桩进行参数实地调整，保证桩的施工质量。
（1）检测的方法
在试桩阶段：试桩前后桩间土分别进行标准贯放、静力触探和瞬时瑞利波等测试；碎石桩采用动力触探的方法；单桩与三桩复合地基分别时行静载试验。正常施工阶段，只进行标准贯入、静力触探、瞬时瑞利波和动力触探测试工作。
（2）检测频率
试桩的区域：试桩前分别进入标准贯入、静力触探、瞬时瑞利波检测，每区域抽取各不应少于5个点；试桩过后，标准贯入的试验按碎石桩的1%进行布置设测点；静力触探试验控制在3点/5000m2，当工点的面积在5000m2范围时，不应小于3点。
动力触探在桩间土标贯击数达不到要求的点四周检测2～3根桩。静载荷试验选择在先期的试验区域进行，桩头和复合地基各个2点。
（3）检测时间
检测的时间通常应在15天后才可进行。
4.施工中的体会
采用振动沉管碎石桩法，其具有投入的施工设备简单、省料价低、施工速度快的优点。同时，在实际工作中也发现存在如下几点，需加以注意：
（1）振动沉管碎石桩在处在桩体顶部向下1 m左右的土层，加固效相对比较弱，施工过程中应采用振动碾压处理。
（2）在施工过程中如发现在土层中夹有大于1 m厚的淤泥而出现沉桩困难有情况，应立即停止施工，及时对其处理后方可施工。
（3）在施工过程中如现到地下空洞或墓穴等，则应对该处进行处理后，能满足施工要求后方可施工。
（4）施工时，要严格控制拔管及反插速度，以防止缩径、断桩。
（5）在施工过程中应作详细施工记录，出现问题时能随时查找相关的施工数据资料。
（6）振动沉管法处理软土地基时，地基土的压缩性没有显著降低，但强度提高明显，填土后期沉降很大，因此，在路基填筑时，要设置沉降观测点，放缓填方的速度。实际施工中，在桩土复合地基顶部再铺设碎石垫层，使碎石桩形成整体，从而形成良好排水通道，这样有利于施工过程因受荷引起的孔隙水压力消散，加快地基沉降固结过程，从而减小工后沉降隐患。
（7）利用碎石桩挤密对地基加固，具有施工材料单一，工艺简便的优点，共加固效果和综合效益逐渐得到认同。然而碎石桩对土体适应性、加固深度有很多局限，所以在应用过程中应根据不同的地質条件、加固目的进行设计采用。碎石桩是散体料桩，其变形特性与所受的侧向约束力密切联系，因此，在设计时如果采用低置换率，可使桩间土在桩周土中形成较强的横向应力水平，即在其强度得到发挥的同时，也减少侧向变形，因而在加固设计时如果只是要求采用大置换率，不一定就能取得很好的效果。
5.结束语
通过对广州亚运马术场改造工程的振动沉管碎石桩软基处理的学习及探讨、总结了施工过程中的施工体会，并提出了相关的改进意见。振动沉管碎石桩施工突出优势表现为投入设备简单、施工速度快、工程造价低、施工质量容易控制的优点，在土方回填软基处理方面具有显著的社会效益和经济效益。
关键词：振动沉管碎石桩；软土地基；土方回填
1.工程概况
本工程项目位于广州从化市良口镇，工程面积大约150万m2。主要包括软基处理、边坡防护、挡土墙等工程。软基处理主要位于C区填方区域，基础处于农田区域，地表发育，地下深浅，已形成沼泽和湿地。由于填土较高，需对地基进行加固的处理。
对地基进行加固处理的方法非常多，由于该项目施工的区域空旷，有利于机具的搬移；在区域附近范围没有工厂、学校，同时也没发现重要的管线或者设备，振动沉管碎石桩施工时振动及噪音对周围环境的影响小，设计的桩长没有阻碍钻进的坚硬土层，故适用。采用桩径为1米，按等边三角形进行布置，边3米，深度控制约10米，共7656根，桩总长约7.6万米。
2.加固处理
采用振动沉管碎石桩加固的主要目是提高地基土的承载力与压缩模量，并且增大抗液化的能力。首先由振动器产生的强力振动使得土颗粒重新进行排列，孔隙相对减小，体积相对缩小，形成密实土；另外，由于振动器的水平重复振动，同时通过填料，使得土层挤压大大加密了土粒。通过往常的实践证明，容器中的碎石受到振动作用就会产生沉陷和密实的现象，同样，松散的砂土受到振动时也会重新进行排列致密实。简言之，振冲过程有3种对土基加密的作用：1）振挤的作用。振冲器的水平振动力将周围土挤压密实；2）振浮的作用。通过振冲器振动促进土颗粒间结构力破坏，从而重新形成稳定的结构形式；3）固结的作用。在砂土上覆有效应力作用下，超静孔隙水压力消散时产生排水压密.
3.施工的工艺
3.1 施工的顺序
施工顺序采用分区进行作业，每分区由一边向另一边渐渐推进，即采用“排桩法”进行施工。并且，每套机组的施工顺序为：由里向外（图3.1碎石桩施工平面布置图）。
图3.1碎石桩施工平面布置图
3.2 施工的程序
（1）平整场地到桩顶的设计标高；布置桩位，根据试桩的数据确定施工技术参数。
（2）测量放线及定位：测量放线确认振冲器位置，作好施工准备工作。
（3）成孔：开动振冲器，注入高压水，相互作用下使桩竖直贯入地层到设计深度。
（4）清孔：在振冲器吊出孔后，保持其坚直的状态，直贯入孔底，一次清孔排浆，并进行清孔记录，并根据实际情况，确定清孔的次数。
（5）成桩：采取连续填料，分段振密的方法。将振冲器提离孔口约1.0～1.5m之间，向孔内倒填石料，填料数量根据实际土质确定，每次填料高度控制在0.5～0.8m。石料沉入孔底后，下沉振冲器，首先振实孔底桩体，当工作电流达到规定的电流后，留振10～20s。循环上述的工序，进行下一段桩体的施工。
（6）清沟：在打桩施工过程中，现场要安排专人进行清沟，保证排污畅通，泥浆沉淀后要及时用泥浆车运到指定排浆地点。
（7）填料进行记录：每根桩体的施工过程，通过设备配备的自动监控系统记录仪，对每段桩体的成孔过程进行实时跟踪记录保证施工质量及检验。
（8）铺设垫层：桩完成后，桩顶需铺设约50cm厚的碎石垫层，采用压路机重叠轮迹进行碾压。
3.3.施工的质量控制
（1）严格控制留振时间。确保充足的水量，控制好施工泥浆量，防止出现塌孔；水压要根据土质及其强度来确定，通常强度较低的软土，采用的水压相对要小一点；相反，对强度较高的土，采用的水压相对要大一点；在成孔过程中的水压和水量都尽可能要大，当接近设计深度时，才降低水压。
（2）施工过程电压一般采用380±20V，确保电压稳定。
（3）施工过程，填料是很关键的工序，加料不能过猛，原则上“少吃多餐”，就是多加料，但每次量比较少。
（4）碎石桩施工过程中严格按有关规范要求施工。
（5）碎石桩的质量检验：在碎石桩施工完成28天（约四个星期）后，可做单桩复合地基的荷载试验，按每300根桩随机抽取1根进行检验，但检验的总根数不得少于3根。要求符合地基容许承载力不小于230KPa；桩体密实度抽查5%；复合地基承载力抽查5%，采用重Ⅱ型动力触探测试。
3.4.质量验收的标准与检验的方法
在碎石桩施工之前，必须进行成桩试验，试验桩数一般为9～16根。如试验结果发现不符合设计的要求时，应重新对碎石桩进行参数实地调整，保证桩的施工质量。
（1）检测的方法
在试桩阶段：试桩前后桩间土分别进行标准贯放、静力触探和瞬时瑞利波等测试；碎石桩采用动力触探的方法；单桩与三桩复合地基分别时行静载试验。正常施工阶段，只进行标准贯入、静力触探、瞬时瑞利波和动力触探测试工作。
（2）检测频率
试桩的区域：试桩前分别进入标准贯入、静力触探、瞬时瑞利波检测，每区域抽取各不应少于5个点；试桩过后，标准贯入的试验按碎石桩的1%进行布置设测点；静力触探试验控制在3点/5000m2，当工点的面积在5000m2范围时，不应小于3点。
动力触探在桩间土标贯击数达不到要求的点四周检测2～3根桩。静载荷试验选择在先期的试验区域进行，桩头和复合地基各个2点。
（3）检测时间
检测的时间通常应在15天后才可进行。
4.施工中的体会
采用振动沉管碎石桩法，其具有投入的施工设备简单、省料价低、施工速度快的优点。同时，在实际工作中也发现存在如下几点，需加以注意：
（1）振动沉管碎石桩在处在桩体顶部向下1 m左右的土层，加固效相对比较弱，施工过程中应采用振动碾压处理。
（2）在施工过程中如发现在土层中夹有大于1 m厚的淤泥而出现沉桩困难有情况，应立即停止施工，及时对其处理后方可施工。
（3）在施工过程中如现到地下空洞或墓穴等，则应对该处进行处理后，能满足施工要求后方可施工。
（4）施工时，要严格控制拔管及反插速度，以防止缩径、断桩。
（5）在施工过程中应作详细施工记录，出现问题时能随时查找相关的施工数据资料。
（6）振动沉管法处理软土地基时，地基土的压缩性没有显著降低，但强度提高明显，填土后期沉降很大，因此，在路基填筑时，要设置沉降观测点，放缓填方的速度。实际施工中，在桩土复合地基顶部再铺设碎石垫层，使碎石桩形成整体，从而形成良好排水通道，这样有利于施工过程因受荷引起的孔隙水压力消散，加快地基沉降固结过程，从而减小工后沉降隐患。
（7）利用碎石桩挤密对地基加固，具有施工材料单一，工艺简便的优点，共加固效果和综合效益逐渐得到认同。然而碎石桩对土体适应性、加固深度有很多局限，所以在应用过程中应根据不同的地質条件、加固目的进行设计采用。碎石桩是散体料桩，其变形特性与所受的侧向约束力密切联系，因此，在设计时如果采用低置换率，可使桩间土在桩周土中形成较强的横向应力水平，即在其强度得到发挥的同时，也减少侧向变形，因而在加固设计时如果只是要求采用大置换率，不一定就能取得很好的效果。
5.结束语
通过对广州亚运马术场改造工程的振动沉管碎石桩软基处理的学习及探讨、总结了施工过程中的施工体会，并提出了相关的改进意见。振动沉管碎石桩施工突出优势表现为投入设备简单、施工速度快、工程造价低、施工质量容易控制的优点，在土方回填软基处理方面具有显著的社会效益和经济效益。