李 博

（ 中建市政工程有限公司，北京100073）

1 概述

碎石樁是在軟弱地基中， 利用已有的樁通過(guò)振動(dòng)的方式將碎石沖擊至樁體， 在孔徑中形成密實(shí)的樁體。 對(duì)于在市政工程中，工期要求短、施工質(zhì)量要求高的情況下，利用碎石樁的方式能夠很好的解決軟弱地基的問(wèn)題，同時(shí)在原有地基中由于水分含量大、強(qiáng)度低等特性，碎石樁能夠解決的同時(shí)還能強(qiáng)化地基的承載力， 減少地基沉降。 對(duì)于市政工程中軟弱地基利用碎石樁進(jìn)行處理，還能夠提高地基基礎(chǔ)的抗剪能力，在市政工程中起到防止土體滑坡的作用。

2 碎石樁地基處理分析

碎石樁在處理軟弱地基中，利用碎石與周圍砂石結(jié)合，在經(jīng)過(guò)振動(dòng)處理，形成碎石樁體。 樁體在振動(dòng)后形成擠密結(jié)構(gòu)，孔隙率和含水量相應(yīng)減少，并且通過(guò)蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，使得土顆粒之間密實(shí)，樁體的密實(shí)度有效提升。 在市政工程中，由于城市地下土層多位不飽和黏土，密度較大，承載能力較小，在受到荷載的作用下就會(huì)發(fā)生破壞，利用碎石樁的結(jié)構(gòu)能夠很好的改善地基結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性起到了關(guān)鍵作用。

2.1 碎石樁地基處理應(yīng)力分析

碎石樁主要是改善軟弱地基應(yīng)力狀態(tài)， 對(duì)在荷載情況的地基進(jìn)行加固。 在上部荷載不斷增加時(shí)， 荷載經(jīng)過(guò)土層向地基傳遞，在樁體承擔(dān)荷載的同時(shí)，土體同時(shí)受到荷載作用，此時(shí)土體受到荷載水平較低。 在上部荷載再次增加， 荷載由均布荷載轉(zhuǎn)變?yōu)榧袘?yīng)力，在樁體上承擔(dān)更大的荷載，有的地基結(jié)構(gòu)出現(xiàn)偏心（ 小偏心）受壓，樁體受到彎矩逐漸增大，而土體承受的壓力相應(yīng)減少。 當(dāng)時(shí)應(yīng)力增到一定數(shù)值后，樁體出現(xiàn)塑性變形，樁體和土體之間承受土壓力值n 相對(duì)應(yīng)減少，應(yīng)力比值出現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)荷載超過(guò)臨界數(shù)值，n 值變化趨勢(shì)不大，應(yīng)力分布保持平穩(wěn)狀態(tài)。 根據(jù)計(jì)算可知，在原位土的承載能力較低時(shí)，n 值較小，當(dāng)原位土的承載能力較大時(shí)，n 值對(duì)應(yīng)的較大，這就給碎石樁改良地基處理提供了應(yīng)力依據(jù)，由此可以計(jì)算出碎石樁處理的應(yīng)力變化范圍。

此外，對(duì)于碎石樁的長(zhǎng)度也需要根據(jù)n 值進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)碎石樁的長(zhǎng)度增加，n 值就會(huì)相應(yīng)提高，當(dāng)樁長(zhǎng)到達(dá)一定的臨界值，n 值變化的趨勢(shì)不明顯，由此可以推斷出，當(dāng)n 變化變小，甚至不變時(shí)，為樁長(zhǎng)的最佳情況，可以為地基加強(qiáng)提供依據(jù)，也能控制施工成本。 對(duì)于樁體的加載時(shí)間，根據(jù)加載的力度和時(shí)間不同，樁身發(fā)揮的作用不同。 當(dāng)樁體固結(jié)后，樁體和土體共同承擔(dān)土壓力，固結(jié)一段時(shí)間后，樁體出現(xiàn)了蠕變，樁土壓力值n 也會(huì)相應(yīng)變化，趨勢(shì)為增大，但是到達(dá)一定范圍后，n 值不變，樁體的固結(jié)完成，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

2.2 碎石樁地基處理應(yīng)力

2.3 沉降分析

軟弱地基除了承載力難以滿足設(shè)計(jì)要求以外， 在使用中會(huì)出現(xiàn)沉降。 在現(xiàn)有很多市政工程中，地基在使用幾年后出現(xiàn)了不均勻的沉降，短期導(dǎo)致路面不平，利用簡(jiǎn)單的修補(bǔ)措施能夠保證路面的使用，但是長(zhǎng)時(shí)間以后，沉降難以控制，最為直接是路面出現(xiàn)破壞，外部液體對(duì)路面內(nèi)的鋼筋造成腐蝕，嚴(yán)重影響路面的使用功能。 在考慮處理軟弱地基時(shí)，必須考慮到使用碎石樁后路基沉降問(wèn)題，在地基加載后，基底出現(xiàn)快速沉降，這種瞬間沉降主要是地基的夯實(shí)度不夠， 在出現(xiàn)軸向的變形后，樁體出現(xiàn)塑性變形，逐漸地基土因?yàn)楹奢d情況，發(fā)生擠壓變形，孔隙水在這個(gè)階段被擠壓滲透，最終碎石和土層共同沉降，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。 在分析沉降中，主要考慮的是碎石樁的彈性模量，彈性模量曲線計(jì)算樁體加壓荷載的數(shù)值，保證在加壓曲線中，荷載提高后沉降變化值趨于穩(wěn)定。

3 碎石樁地基處理參數(shù)分析

碎石樁地基處理在使用中有其獨(dú)有的優(yōu)越性， 但是在具體分析中存在很大的差異， 主要的差異表現(xiàn)在改變樁體的參數(shù)，加固的效果就會(huì)發(fā)生很大的變化，通過(guò)調(diào)整參數(shù)的方式，能夠?qū)κ姓こ淌┕?lái)一定的參考。

3.1 沉降量變化情況

在市政工程施工中， 需要考慮到樁體的穩(wěn)定性同時(shí)還要考慮到設(shè)計(jì)和施工的成本，沉降的問(wèn)題在施工中普遍存在，利用參數(shù)的調(diào)整，在合理的區(qū)間內(nèi)，既能控制樁體出現(xiàn)大的沉降，又能控制施工的成本是研究的重點(diǎn)。 以某市政路基工程為例，在土層為軟弱地基時(shí)，利用碎石樁進(jìn)行加固，樁身的直徑分別取300cm、500cm、700cm，在同樣的施工環(huán)境中測(cè)量路基沉降。

可以看出，在路堤填筑過(guò)程中，累計(jì)沉降量的變化趨勢(shì)基本一樣。 但是當(dāng)樁徑為0.3 m 時(shí)，累計(jì)沉降量增加的速度比較快;而當(dāng)樁徑為0.7m 時(shí)，累計(jì)沉降量增加的速度比較緩慢。 當(dāng)填筑高度H=15m 時(shí)，0.3m 樁徑碎石樁處置的軟土地基的累計(jì)沉降量為485mm，0.5m 樁徑的累計(jì)沉降量是339mm，0.7m 樁徑的累計(jì)沉降量是259mm。 由此可以發(fā)現(xiàn)，在路堤填筑的初始階段，累計(jì)沉降量的差別比較小，隨著路堤填筑的增加，不同樁徑處置的軟弱地基的累計(jì)沉降量差別逐漸變大。

3.2 樁間距導(dǎo)致沉降變化情況

樁間距的變化，會(huì)引起置換率的變化，并且直接關(guān)系到處理的結(jié)果和經(jīng)濟(jì)效益。 對(duì)碎石樁的樁間距進(jìn)行調(diào)整。 規(guī)范明確規(guī)定，相鄰樁間凈距離不應(yīng)大于4 倍樁徑。本文采用0.5m 樁徑，樁間距S 分別取為1.5m， 2.0m 和2.5m。

不同樁間距處置的軟弱地基在填筑過(guò)程中所產(chǎn)生的累計(jì)沉降量是不一樣的。 不同樁間距處理的軟弱地基，累積沉降量均是隨著填筑高度的增加而增加， 變化趨勢(shì)基本一致。 樁間距比較大的，隨著填筑高度的增加，累計(jì)沉降量變化的速度比較快；樁間距小的，隨著填筑高度的增加，累計(jì)沉降量增加的速率較小。 1.5m ，2.0m 和2.5m 樁間距的累計(jì)沉降量分別為339mm，386.2mm，426.27mm。

軟弱地基的模量比較小，碎石樁的模量比較大，處治軟弱地基時(shí)，碎石樁作為一種半剛性樁，在土體的圍箍作用下，碎石樁和樁間土共同承擔(dān)荷載， 增大了軟基整體性的模量。 故當(dāng)碎石樁的樁徑和樁間距變化時(shí)，必將引起軟基整體模量的變化。

結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)對(duì)碎石樁的使用原理進(jìn)行詳細(xì)的分析， 在市政工程軟弱地基處理中，該處理方式有著廣泛使用，同時(shí)結(jié)合市政工程的特點(diǎn)，對(duì)樁體和土體結(jié)合受力的模式進(jìn)行分析，在利用改變控制參數(shù)的方式，對(duì)樁體沉降、樁體間距變化的情況來(lái)分析碎石樁在改善軟弱地基中的作用，在今后的研究中，需要更加強(qiáng)化對(duì)碎石樁的研究，主要采用復(fù)合樁型的方式，共同作用于軟弱地基，提高地基處理的效率。