浆固碎石桩法的作用机理及其应用探讨

王永标;季光耀

【摘 要】着重对浆固碎石桩法处理软土地基的机理、施工工艺及地基承载力特征值设计进行了探讨,得到了一些有益的结论,为类似的工程提供了理论依据.同时,结合工程实例对浆固碎石桩法处理软土地基的效果进行了检验,结果表明,经过浆固碎石桩法处理的地基承载力提高系数为2.03,地基的沉降量减少了50％,说明用该法处理软土地基是合理有效的. 【期刊名称】《丽水学院学报》 【年(卷),期】2013(035)005 【总页数】4页(P42-45)

【关键词】浆固碎石桩;施工工艺;地基沉降 【作 者】王永标;季光耀

【作者单位】丽水学院工学院,浙江丽水323000;丽水学院工学院,浙江丽水323000

【正文语种】中 文 【中图分类】TU411.5

我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以在建（构）筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和不及河相沉积的淤泥及淤泥质粘土等软弱土层。这种均匀沉降差，同时沉降的延续时间长。如地基处理措土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，施不当，将有可能影响建（构）筑物的正常使用。

对于软土地基的处理，近年来多采用浆固碎石桩法进行处理。浆固碎石桩法结合了碎石桩和注浆处理技术，不仅具有刚性桩的承载特性，且通过注入浆液，胶结桩周泥皮及桩底沉渣，改善了桩土之间的接触。同时，浆液对桩周土有渗透、胶结的作用，改善了桩周土的物理力学性质[1-3]。此外，与振动沉管桩、预应力管桩、钻孔灌注桩、CFG桩法等地基处理方法相比，浆固碎石桩法还具有成本低、施工方便、成桩速度快、不扰动土体且对周围环境影响小、施工安全保障性高、加固效果好等优点。

然而，作为一种新型的桩基技术，有必要对其工程性状进行系统的研究。为此，本文着重探讨浆固碎石桩法的作用机理、施工工艺，以及浆固碎石桩地基承载力设计，为类似的实际工程提供理论依据。

浆固碎石桩法是种将复合地基与化学加固有机结合的地基处理的综合性方法。浆固碎石桩中心部分为碎石混凝土桩，周围为浆液与周围土体胶结而成的灌浆土体，二者共同组成了复合地基。灌注的浆液，通常有：水泥浆、粉煤灰水泥浆及超细水泥浆等。

对饱和的软土，中心桩的形成往往是通过振冲或沉管施工方式对原地基土体进行置换，形成竖向的增强体。对饱和度较低的软土，其加固机理多为挤密加固，中心桩在成桩的过程中将土体向两侧挤压、密实。另一方面，在压力注浆条件下，水泥浆体流入中心桩及桩周土体，与桩中心碎石及桩周土体胶结，凝结后，土体及中心桩的强度及变形模量均增大。值得一提的是，大量试验表明，浆固碎石桩复合地基承载力与压浆压力关系密切，即压浆的压力越大，压浆对桩周土处理的半径越大，形成的复合地基的承载力越容易满足设计的要求。

已有研究表明[4]，桩体与桩周浆固土体的物理力学性质存在明显差异，即在桩顶受到荷载时，桩侧桩土交界面处通常首先发生塑性变形及滑移。随着荷载的增大，桩端土体随着进入塑性变形。值得强调的是，如果浆固体的性质较好，首先发生塑

性变形的往往是在浆固体和土体的交界面处。其中，浆固碎石桩的受力示意图如图1[4]所示意。

浆固碎石桩法的成桩过程为：利用钻机钻进成孔，然后在孔内放置注浆管、投放石料及按放钢筋笼，对钻孔进行清洗、注浆等。

碎石桩的材料多选用20～40mm的碎石，注浆采用分段注浆，分段提升的操作方式，使得浆液从钻孔底部注入，在逐渐提升的过程中，浆液不断充填，直至注满整个钻孔。为提高水泥的流动性，在水泥中通常会掺入减水效率较高的高效减水剂。 值得一提的是，下注浆管后，孔内须投放碎石料后再洗孔，冲洗至孔内泥浆变清。之后，才用注浆泵通过注浆管由下向上高压注入浆液成桩，实际的注浆量通常是桩体积的0.36～0.40倍，注浆压强为15～20MPa。具体的浆固碎石桩的施工工艺如图2所示。 3.1 地基承载力特征值

对浆固碎石桩地基承载力的设计，可参照复合地基承载力设计的基本公式[5]，但又存在不同，主要在于桩间土的折减系数β的选取。式（1）给出了碎石桩地基承载力特征值的基本公式，即：

其中，由于浆固碎石桩与水泥粉煤灰碎石桩均为半刚性竖向增强体复合地基，故碎石桩的桩间土承载力折减系数β可参照水泥粉煤灰碎石桩的取值方法，即可按当地经验取值，如无经验值时，可取0.75～0.95，天然地基承载力较高时，取大值。面积置换率m可按下式进行计算，即： 单桩承载力特征值Ra通常有2种确定方法： 1）由静载试验得到单桩承载力特征值，其表达式为

2）单桩承载力特征值Ra也可通过室内无侧限抗压强度试验得到，具体表达式如下：

3.2 加固后的效果检验

复合地基施工前后，通常均会进行静载试验，以便检验浆固碎石桩处理软土地基的效果。一般来说，采用承载力提高系数来检验处理后的承载力提高的情况（即复合地基的承载力与天然地基承载力的比值），具体表达式为

为进一步研究浆固碎石桩处理软土地基的效果，给出了某软土地基浆固碎石桩复合地基的p-s曲线，如图3所示。为了进行对比，图3中同时给出了天然地基的p-s曲线。从图3可以看出，处理前的地基沉降最大值约为160mm，处理后的地基沉降的最大值约为80mm，减少了50%。处理前的地基承载力特征值约为150kPa，处理后的地基承载力特征值约为305kPa，承载力提高系数ξ的值利用式（5）计算可知为2.03。由此可见，利用浆固碎石桩法处理软土地基，地基承载力得到了大幅度的增强，而地基沉降量得到明显改善。

对浆固碎石桩法处理软土地基的机理、施工工艺及地基承载力特征值设计进行了探讨，得到了以下结论：

1）浆固碎石桩法处理软土地基是通过置换、挤密，结合化学法，通过注浆将中心桩及桩周土体胶结，从而形成复合地基，增强了天然地基土的强度，塑性区通常最先发生在桩土交界面处。

2）浆固碎石桩施工的关键为对钻孔的清理及注浆压力的选择，钻孔清理不干净，往往会影响碎石与水泥浆的胶结。同时，注浆压力越大，其对桩周土的影响半径越大。

3）对浆固碎石桩地基承载力的特征值，可采用复合地基的通式，桩周土承载力折减系数一般取0.75～0.95。

【相关文献】

［1］温世清，刘汉龙，闫春雷，等.浆固碎石桩复合地基沉降分析［J］.理工大学学报：自然科学版，2012，13（1）：92-96.

［2］靳志宇.压浆碎石桩技术研究［J］.施工技术＆施工机械，2012（10）：59-62.

［3］石爱东.浆固碎石桩处理软土路基的施工技术探讨［J］.科技信息，2012（9）：346-347. ［4］左威龙，刘汉龙.浆固碎石桩单桩轴向荷载传递分析［J］.防灾减灾工程学报，2009，29（1）：22-26.

［5］龚晓楠.复合地基理论及工程应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.