碎石樁地基處理在城市道路中的應用

摘要：在城市道路軟土地基處理中，碎石樁是一種比較常用的處理方式，應用效果好，可以顯著提升地基的承載力，延長城市道路的使用壽命?；诖?，文章對城市道路碎石樁處理軟基的設計方法進行了探討。

關鍵詞：城市道路；碎石樁；處理軟基；設計方法；工程地質 文獻標識碼：A

中圖分類號：U415 文章編號：1009-2374（2015）24-0090-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.044

1 案例介紹

天馬路位于長沙市湘江西岸，是大學城新發展區東邊部分，隸屬岳麓區。片區內主干網：阜埠河路、瀟湘南路、靳江路等均已建成通車，區域內建設用地中南大學、麓楓和苑等都已施工完成。天馬路西接麻園路，東至瀟湘大道，是區域內東西向的重要通道，交通地位十分顯著。它的建成對完善區域交通，加速片區的建設有十分重要的作用。此次設計西起麻園路，往東止于瀟湘大道，全長約691.158m，根據長沙市規劃局下發的規劃設計要點，規劃路幅紅線寬度26m。

2 工程地質情況

通過對路段地質情況進行調查后發現，此路段沒有出現斷裂的情況，路段中的地質結構比較簡單，具有良好的區域穩定性。在本段城市道路中，軟弱土層主要為填筑土、淤泥、粉質黏土、細砂，其中填筑土的總厚度為0.70～5.10m，結構疏松；淤泥主要在池塘和水溝底部分布，厚度為0.80～3.60m，呈流塑狀；粉質黏土厚度為0.6～8.7m，承載力小，力學性質差，含水量大；細砂厚度為0.90～7.00m，承載力較小，呈松散狀，這些路基都不能作為持力層，施工路段的整體的地質環境雖然復雜，但是施工路段具有良好的區域穩定性，因此在使用碎石樁、超載預壓+豎向排水或者注漿的方法對不良地基進行加固后可以用來建設城市道路。

3 城市道路軟土路基的處理設計

3.1 設計方案

在對施工路基進行勘察后，整個施工路段都分布有軟土，分布深度在6.3～13.2m，綜合考慮后考慮采用碎石樁來對軟土進行處理。碎石樁之間的設計距離為1.4m，設計樁基直徑為0.5m。對于施工中遇到的淤泥層，需要先將淤泥清除干凈以后才可以進行打樁。碎石樁處理范圍為：K0+000～K0+675.58段。地基處理圖如圖1所示：

圖1 碎石樁地基處理圖

3.2 計算碎石樁復合地基的沉降

碎石樁復合地基的沉降主要是使用復合模量法來進行計算的，將碎石樁和樁間土組成的復合土體看作具有復合壓縮模量的土，然后使用分層總和的方法來對復合圖層的沉降進行計算，那么就有：

在上述公式中，復合土層的分層數量為n，第i層附加應力的平均增量為，單位為kPa，第i層土的厚度為，單位為m，第i層土的復合壓縮模量為，單位為kPa，第i層樁體壓縮模量為，單位為kPa。

3.3 計算碎石樁復合地基的穩定性

復合地基穩定性主要使用圓弧滑動面法進行計算的，滑動面上的抗剪強度主要由以下兩個部分構成：

=

在公式中，z處深度的平均應力為P，單位為kPa，砂樁應力集中系數為，樁體重量為，計算深度為z，單位為m。樁中內摩擦角為，單位為°。水平面和剪切滑動面的夾角為，單位為°，樁間土的天然黏聚力為，單位為kPa。

在使用以上公式進行計算后，使用碎石樁來對地基進行處理，地基的穩定性和沉降量均達到了規范要求。

4 碎石樁復合地基的施工

4.1 施工前的準備工作

4.1.1 在對軟土路基進行處理前，首先要將路基表面的雜填土、垃圾、草皮等清理干凈，抽干水溝中的水，并將水溝填平。按照工程的實際情況以及設計的具體要求，選擇施工方案和設備，并根據布樁圖開展布樁工作。

4.1.2 為了將碎石樁的參數確定出來，需要根據工程情況，在達到要的情況下進行工藝性試樁，對制樁的深度和時間、制孔、清孔、電流變化情況、碎石量壓入數量等進行記錄。每個作業點施工前必須先打不少于5根的工藝試驗樁，以檢驗機具性能及施工工藝中的各項技術參數。

4.1.3 施工設備。工程主要使用振動樁機來進行成孔，需要根據工程的施工要求以及碎石樁的長度和直徑來選擇機械設備。本工程使用DZ60振動樁機來進行

施工。

4.1.4 碎石樁使用質地堅硬的碎石為主，要求碎石的直徑控制在30～70mm，可以適當在卵石材料中加入砂子，要求含泥量控制在10%以內。不允許使用軟質巖石料或強風化巖石。

4.1.5 使用質地良好的砂礫和碎石作為墊層材料，要求碎石的最大直徑在30mm以內，碎石材料中不能有垃圾、植物殘體等材料。

4.2 碎石樁施工技術

4.2.1 測線定位。要求作業人員根據樁位的設計情況，根據軸線控制點對現場進行逐個施放，并將標記工作做好。

4.2.2 調整樁套管。在將樁套管逐漸下到距離地面10cm左右時，將樁管夾緊，然后對樁機進行微調，使樁尖和樁位正對，使樁管沉入到土中0.6～1.0m，分別從樁的正面和側面來對樁的垂直度進行調整，在樁身垂直度誤差在0.5%以內時，進行振動。

4.2.3 下沉樁套管并進行接管。在將樁套管布置到位后，打開振動錘，然后使套管慢慢地振入到土中，在第一部分套管和地面的距離為0.82～1.0m時，開始接樁施工。完成接樁作業后，再重新進行振樁。

4.2.4 灌入碎石。碎石樁進入到設計的高程時，要終止振孔。適當提升樁管的高度，此時樁尖會打開，保存在樁管中的碎石會從樁中流出。

4.2.5 振密。當樁中的碎石料從樁口流出時，要將其振搗密實。一邊提升、一邊振動，樁管的提升速度保持在6～8cm/min。

4.3 路基的排水施工

在施工的過程中，要注意將路基四周的地表水清除干凈。在進行排水施工時，需要對排水路線進行合理設計，并對沿線的排水設備進行利用。在施工過程中，當地下水對路基的穩定性造成影響時，需要及時對水進行疏導。

4.4 碎石樁施工注意事項

4.4.1 道路沿線內如有局部軟弱土，路基填筑前應將其清除或部分換填，壓實基底后方可進行填筑。對于水溝、水坑等小面積不良結構，要對這些區域進行換填處理。在回填路基時，要使用穩定性和透水性良好土質作為回填材料。不允許使用腐殖土、淤泥、垃圾、膨脹土等對路基進行回填。要求路基填料的最小強度應滿足《城市道路路基設計規范》（JTGD30-2004）的規定。在達不到規范中的相關要求后，要對路基填料進行處理。不允許使用壓縮系數在0.5MPa-1的紅黏土對路基進行填筑。對于超過1∶5的橫坡，要先將其挖成寬度在2m的臺階，然后再進行回填施工。

4.4.2 要使用分層碾壓的方法來進行碾壓施工。要保證虛鋪厚度和壓實厚度相匹配。碾壓過程中，要將含水量控制在最佳的范圍中。

4.4.3 嚴格按照現場的施工要求和地質條件確定留震的時間、填料的數量、密室電流等施工參數，并將監測工作做好。

4.4.4 要在施工現場布置排放泥水的系統，也可以使用運輸車輛事先將泥漿運輸到提前安排好的地點來進行存放。

4.4.5 由于碎石樁使用震動沉管的方法進行施工。在施工過程中，需要根據樁的擠密情況和沉管情況來對填料量、沉管的速度、沉管的提升幅度、電機的工作電流進行控制。要確保樁尖結構可以將碎石料順利擠壓出來。

4.4.6 對成樁的施工速度進行控制，必要時應采取防擠土措施。

4.4.7 完成擠密碎石樁的作業后，要挖出松散的土層，并將土層夯實。然后使用砂礫墊層和碎石進行鋪設和碾壓。

5 檢測施工質量

本工程在完成施工后，安排專門的質量檢測部門來檢測碎石樁的施工質量：

5.1 單樁荷載試驗

本工程按照總樁數的0.3%抽檢樁基來進行單樁荷載試驗，要求各個施工點抽檢樁基數量在3根以上。要注意抽檢比例的均勻性。要求試驗得到的單樁承載力達到設計要求。

5.2 檢測密實度

按照總成樁數量的5%抽檢樁基的密度，使用動力觸探的方法檢測樁體的質量，使用靜力觸探、標準貫入、動力觸探等方法檢測樁間土的質量，選擇等邊三角形的中心作為樁間土的質量檢測點。

5.3 檢測復合地基的承載力

按照相關要求，對地基進行抗壓荷載試驗，要求試驗樁的數量在總樁數量0.3%以上，并且各個施工點要檢測三根以上。要注意抽取比例的均勻性，要求試驗得到復合地基的承載力達到設計要求。對復合地基進行靜載試驗后，地基的承載力達到了150kPa，相較于原有地基的承載力復合地基的承載力顯著提高，達到了施工設計要求。

6 結語

通過對施工結果進行檢測證明，樁體的密度已經達到了設計要求，在對地基進行處理后復合地基的承載力達到設計要求。樁體施工至今，一直沒有出現傾斜和沉降的情況，研究證明此工程使用碎石樁對地基進行處理是合理的。

參考文獻

[1] 龔曉南.復合地基理論及工程應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[2] 白冰，肖宏彬.軟土工程若干理論與應用[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[3] 牛志榮，李宏.復合地基處理及其工程實例[M].北京：中國建材工業出版社，2000.

作者簡介：黃尚楓（1981-），男，浙江紹興人，長沙市岳麓區工務局工程師，研究方向：鐵路、公路、市政道路設計。

（責任編輯：秦遜玉）