碎石桩在软土地基的应用
所谓碎石桩法是指一种在软弱地基上修筑路堤等构筑物时所用的加固地基的方法,根据地基加固的目的,可分为碎石排水井法与碎石桩法。碎石桩法在缺少级配良好的砂子地区,已经得到普遍应用。加固后的地基土能满足承载力和变形的要求及抗液化的要求,制成的碎石桩是一个良好的排水通道,可降低今后该地区发生地震时的超孔隙水压力。因此,碎石桩地基处理方法自引入我国以来,在大量的工业、民用建筑和水利交通工程地基加固方面迅速推广,取得了良好的的效果。
对于粘性土地基(特别是饱和软土),由于土的粘粒含量多,粒间结合力很强,渗透性低,在振动力的作用下土中水不易排走,所以碎石桩的作用不是使地基挤密,而是置换。施工时通过振冲器借助其自重,水平振动力和高压水将粘性土变成泥浆水排出孔外形成略大于振冲器直径的孔,在成孔中灌入碎石料,并在振冲器的侧向力作用下,将碎石挤入周围孔中,形成具有一定密实度和直径大的桩体,它与原粘土构成复合地基而共同工作。由于碎石桩的刚度比桩周围粘性土的刚度大的多,而地基中应力按材料变形模量进行重新分布。因此,大部分荷载将由碎石桩承担,桩体应力和桩间粘性土应力之比值称为桩土应力比,一般为3~5,虽然没有提高粘性土的承载力但整个地基的承载力得以提高了。
碎石桩有时也用来提高土坡的抗滑能力。这时桩体的作用象一般阻滑桩那样是提高土体的抗剪强度,迫使滑动面向远离坡面,向深处转移。
2、 对砂性土的加固机理
碎石桩在砂土中主要起挤密作用,主要目的是提高地基土承载力,减少变形和增加抗液化性。碎石桩施工时使饱和松散的砂土颗粒在强烈的高频强迫振动下重新排列致密,且在振孔中填入大量粗骨料后,被强大的水平振动力挤入周围土中,这种强制挤密使砂土的相对密度增加,孔隙率降低,干土重度和内摩擦角增大,土的物理力学性能改善,使地基承载力大幅度提高(一般可提高2~5倍)。另外,由于地基宽度显著增加,相对密度也相应提高,因此抗液化的性能也得到了改善。
目前主要振冲器有ZCQ-13,ZCQ-30和ZCQ-55三种,其中ZCQ-30是目前常用的机具。
一切准备好后,开动振冲器同时启动吊车,使振冲器下降,振冲器开孔后,在孔口附近应扩孔。振冲器下降成孔过程应有必要的停留振剂固壁的步骤,同时在施工一定要控制好下降速度,一般控制在1~2m/min左右。成孔水压要保持在60N/cm2以上,工作时可根据要求减小水量,但不得停水,防止泥砂倒灌入水管,然而在接近孔底标高时水压适当减小。每贯入1m,振冲器要提起悬留振冲5~8s时间,待泥浆溢出时再继续贯入。泥浆溢出孔口流入泥浆池内,用专用运输车及时运走,当振冲至设计桩底标高以上30cm时,将振冲器提到孔口,提升速度2~3m/min,再往下沉至孔底,重复1~2次。既起到清孔的作用又达到扩孔的目的。
另外,在填料过程中做到“连续填料,多填慢震”,经过反复地填料及震冲,使得碎石挤压密实成桩。在填料震冲时,密实电流应达到50~60A,水压也应达到60~80N/cm攩2搅,留震时间应大于30s。当振冲器工作时,振冲器电机的电流超过规定值时(50~60),能自动报警--电铃发出音响,此时提醒操作者应将振冲器向上提起。振实质量由密实电流控制。施工时应注意做好记录,既填好制桩统计图。内容有:桩号、制桩深度、填料量、时间和完成日期。
2、施工质量控制
要严格把好材料质量关,所以在选碎石时,应按设计要求选择碎石粒径,一般选2~4cm的碎石,并且要级配适中,其最大不得超过5cm,因为,粒径大不振实,同时对机具不利。碎石含泥量不得超过10%。另外。对每根桩的填料量也要进行认真的核实和控制。在施工中应注意在成孔时因出现振冲器受到阻碍,电流值会突然上升,现场警铃不断发出响声,遇到这种情况,不要误认为是正确的,应进行认真地分析原因,查明原因后采取相应措施,同时反复振冲几次,直到电流表上电流值趋于稳定时为止,然后方可继续施工。
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