淺談砂樁擠密法在處理軟土地基中的應(yīng)用

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1、淺談砂樁擠密法在處理軟土地基中的應(yīng)用西安鐵路局西安重點(diǎn)工程指揮部嚴(yán)冰摘要：近年來，隨著鐵路建設(shè)規(guī)模的飛速發(fā)展，路線的選擇經(jīng)常不可避免的穿越軟土地區(qū)，因此軟基的處理已成為普速鐵路及客運(yùn)專線設(shè)計(jì)及施工中急待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題。振動(dòng)擠密砂石樁在處理軟基方面有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，本文結(jié)合包西鐵路通道（陜西段）工程實(shí)例，闡述了振動(dòng)沉管擠密砂石樁在軟基中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：軟基振動(dòng)沉管擠密砂石樁1前言軟土屬于第四紀(jì)后期海相、湖沼相等的粘性土沉積物或河流沖擊物，有的屬于新近淤積物。其天然含水量高、天然空隙比大、壓縮系數(shù)高、抗剪強(qiáng)度低、滲透系數(shù)小，在荷載作用下，地基

2、承載力低，地基沉降變形大，不均勻沉降也大，且沉降穩(wěn)定歷時(shí)長。它的這些特性使得部分鐵路及高速公路不得不在營運(yùn)中進(jìn)行維修，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)行的軟土地基處理方法有：排水固結(jié)法、振密擠密法、置換及拌入法、灌漿法、加筋法、冷熱處理法、托換技術(shù)等。綜述振動(dòng)沉管擠密砂石樁法的應(yīng)用、試驗(yàn)過程及效果，根據(jù)工程實(shí)際寫成本文。2工程概況及場地工程地質(zhì)條件2．1工程概況工程場地位于包西鐵路通道（陜西段）DK276+300～DK316+210處。該段軟土分布廣泛且面積較大，擬采用振動(dòng)沉管擠密砂石樁處理方案，樁長8.5m，樁徑0.5m，樁距1.1m，按等邊三角形布置。

3、復(fù)合地基綜合檢測采用如下方法：(1)現(xiàn)場原位荷載試驗(yàn)；(2)重型動(dòng)力觸探（N63.5）。2．2工程地質(zhì)條件該場地地下水埋深0～3.0m，各層土的特性如下：（1）粉土：層厚0.3～2.5m，韌性低；（2）淤泥：厚層0.3～6.7m，飽和，軟塑；（3）淤泥質(zhì)粉土：厚層0.9～7.5m，飽和，稍密；（4）圓礫：揭露最大層厚3.6m，最大粒徑7cm左右，一般為0.5～2cm，主要由石英巖、花崗巖組成，飽和，稍密～中密。軟基在未處理前，通過檢測知該處允許承載力僅85kPa，不能滿足設(shè)計(jì)所需。為保證該地段工程構(gòu)造物的安全與正常使用，需加固。3加固原理及加固方

4、案的確定3.1加固原理3.1.1擠密、振密作用：砂石樁在成樁過程中，樁管對周圍樁間土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，同時(shí)樁管的振動(dòng)能量以波的形式在樁周圍土體中傳播，引起樁周土體的振動(dòng)、壓縮。在兩者作用下，樁周圍的土體由較松散變?yōu)槊軐?shí)，孔隙比減小，密實(shí)度提高。3.1.2置換作用：砂石樁成樁后，就形成了砂石樁及樁間土共同組成的復(fù)合地基，由密實(shí)的砂石樁樁體取代了與樁體體積相同的軟土，二者共同承擔(dān)上部的荷載。因?yàn)樯笆瘶兜膹?qiáng)度和抗變形性能等均優(yōu)于周圍的土體，所以在等應(yīng)變的情況下，剛度較大的砂石樁上的應(yīng)力要比剛度較小的軟土上應(yīng)力大，所以形成的復(fù)合地基，不僅比原天然地基

5、的承載力大，而且沉降量也減小。另外砂石樁也有加筋的作用，可以增大地基抗剪強(qiáng)度。3.1.3加速排水固結(jié)作用：砂石樁是由反慮性極好的粗粒材料組成，其與上覆的碎石墊層共同作用，形成良好的豎向和橫向的排水通道，可以快速有效的消散成樁時(shí)形成的超孔隙水壓力。同時(shí)，砂石樁可以起到排水砂井的作用，可以大大縮短孔隙水的水平滲透路徑，加速軟土的排水固結(jié)，使得路基土的沉降穩(wěn)定加快。3.2加固方案的確定因軟基深度較大，地勢平坦，面積較大，不易采用換填處理。經(jīng)會(huì)審論證，決定采用振動(dòng)沉管擠密砂石樁對其進(jìn)行固結(jié)處理。砂石樁采用等邊三角形滿堂排列，全部同樁徑、樁間距，要求穿透軟

6、土層，進(jìn)入下部持力層。施工結(jié)束后，在地基上鋪設(shè)20厘米厚的碎石墊層，以加強(qiáng)路基排水。4振動(dòng)沉管擠密砂石樁的設(shè)計(jì)與計(jì)算4．1砂石樁的設(shè)計(jì)參數(shù)4.1.1樁身材料的選擇樁身材料選用礫石，顆粒范圍5mm～60mm，級配良好的中粗礫，不均勻系數(shù)≥5，曲率系數(shù)1～3。4.1.2樁徑、樁長樁徑取50cm，樁長取8.5m。4.1.3樁位布置砂石樁采用等邊三角形滿堂布置，這樣可使地基擠密較為均勻。施工采用從中心向外推進(jìn)，隔樁跳打的順序，這是為了減少樁間土向外的側(cè)向變形限制、大面積土體的隆起、斷樁以及連續(xù)施打可能造成的樁徑被擠扁或縮頸等現(xiàn)象的出現(xiàn)。具體樁位布置與施工

7、順序見圖1。4.1.4樁間距初步設(shè)計(jì)時(shí)，由天然孔隙比eo，要求達(dá)到的孔隙比e1，根據(jù)下列公式計(jì)算出砂石樁的樁間距s:式中，ξ為修正系數(shù)，考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，取1.1～1.2；不考慮振動(dòng)下沉密實(shí)作用時(shí)，取1.0；d為砂石樁的直徑。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)圖紙，計(jì)算的間距為：s=1.1m。4．2復(fù)合地基的有關(guān)參數(shù)計(jì)算4.2.1樁土面積置換率mm=d2/de2式中：d-砂石樁直徑，d＝0.5m；de-等效影響圓直徑，根據(jù)樁的布置圖形，de＝1.05s＝1.05×1.1＝1.155m；故：m=0.52/1.1552=0.1874.2.2樁土應(yīng)力比n一般n＝

8、2～4，設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)本標(biāo)段天然土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu值和相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，取n＝2。4.2.3單樁極限承載力[б]樁=20×C軟/K；C軟－