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【摘 要】碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等统称为散体桩或租颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。目前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。
【关键词】道路施工；干振碎石桩；软土地基；施工工艺
1 干振碎石桩的定义和原理及加固作用
1.1 干振碎石桩的定义和原理
干振碎石桩就是用打桩机的成孔管将地基打孔（成孔管内灌碎石）随着成孔够深度将碎石灌入孔内，然后挤压，形成的桩叫碎石桩。用干振法加固地基主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，原地基构成复合地基，而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。特点是技术可靠、机具设备简单、操作技术易于掌握，节省三材、加快施工速度节约投资。碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结，使地基承载力提高1.2～1.3倍。
1.2 干振碎石桩的加固作用
加固法包括挤密、置换和排水三种作用。应都归为物理作用一类。在成孔过程中土体在激振力作用下产生径向位移，使桩周土出现一个密度较大但已扰动的区域，在碎石填入后，形成从碎石撞中心向桩边缘，碎石由纯净至土石混杂的桩体，在竖向力作用下，桩边缘土石对桩起着一定的约束作用，被挤密的桩体强度和压缩模量比桩周土大的多，承受着较大的压力，即应力集中现象。被密布于地基土中的窀感所置换的土体除少量隆起于地面外，主要使桩间土被挤密了，这从对桩间土进行原位测试，其强度比天然地基强度提高，可以得到证明。干振碎石桩还有一个应予重视的作用，即它的排水固结作用，碎石的渗透系数比黏土约大4～6个数量级，碎石桩形成竖直排水通道对超静水压力的消散作用比砂井好。
2 干振碎石桩的基本要求
2.1 碎石桩材料和机械设备的要求
碎石桩是由岩石或砾石轧制而成，表面洁净、干燥有足够的强度和耐磨耗性，颗粒形状具有棱角，无软质和其他杂质。施工中采用天然级配为20～50mm的碎石，含泥量小于5%，并不得含有大于3cm的颗粒。
干振碎石桩需采用走管式或履带式振动成桩机，内置平底活页式桩尖，桩管d426mm，桩管长度为设计桩长加3m，设有二次投料口，锤重大于35kN作电流80A振力大于280Kn，配发电机功率大于120kW。
2.2 试桩要求
2.2.1 在施工前，将现场的实际情况，选择具有代表性路段范围外成桩工艺和成桩挤密试验。
2.2.2 试桩的成桩挤密和成桩工艺试验，为了调查各种机械参数，大面积施工提供各种数据，保证工程质量。
2.2.3 试验项目包括成桩时间、深度、压入碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机的工作电流等，确定桩体在密实状态下的各项指标，作为设置碎石桩的控制指标。
2.2.4 试桩数为5～8根，按3m×3m或4m×4m布置对试桩进行标准贯入试验和承载力测试。
2.2.5 桩间土的标准贯入试验；复合地基载荷试验；单桩承载力试验
3 施工放样
3.1 施工放样，清理并平整场地，路段要铺设碎石垫层，振动成桩机就位，校正桩管垂直度≤1.5%，校正桩管长度符合设计桩长。
3.2 用振动成桩机将桩管边振动边沉入土层，每下沉0.5m留振30s，速度控制在1m/min～2m/min直至设计深度，稍向上提桩管，使桩管下端的活瓣桩尖打开，桩管及桩尖外壁的真空破坏，减少起拔摩阻力。
3.3 停止振动，管内装入碎石，直至灌满为止。起振拔管，为了使桩管内碎石密实，在拔管前先留振1min，边振动边匀速拔管，拔管速度控制为0.8m/min～1/min，可以挤出拔管下端的碎石更加密实，每提升1m留振1min。
3.4 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度（约为桩管长度一半），讲多次反插直至桩管内碎石全部投出。
3.5 再次投料，灌满，启动拔管，进行多次反插，管内碎石全部投出，反插深度应小于桩管长度，每提升1m反插0.5m。
3.6 提升桩管高于地面停止振动，进行孔口投料至地表，启动反插并及时进行孔口补料至该桩碎石料全部投完为止；在孔口加压，保证孔口石料的密实。
3.7 加料时应分批加入，不得一次加料过量，保证桩管标定的装料量，每一深度的桩体未达到规定的密实电流时应继续加料、继续振实，振冲器在固定位置的留振时间为10s-20s。
3.8 桩孔内的碎石灌入量应通过现场试验确定，结算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数β确定。
3.9 提升和反插速度必须均匀，由深到浅，每根桩反插次数视情况而定，每次3～5遍，每根桩不得少于12遍。
3.10 试桩（施工）过程中应及时挖除桩管带出的泥土，孔口泥土不需掉入孔内。
3.11 施工过程中应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数、电机电流值。
3.12 施工碎石桩时，试验桩的成果严格控制电流，使其大于密实试验桩的电流。
3.13 挤密碎石桩时，对砂土、粉土和杂填土地表宜从外围向中间进行，对于黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。
3.14 碎石桩施工完毕后，顶部应铺设碎石或砂砾垫层。施工过程中，保证碎石料不被周围土体污染。
3.15 碎石桩桩长应严格按照设计长度施工，电机电流为空载电流2倍或将施工机架多次顶起时，认为已到硬土层或岩层。
4 易出现的质量事故及防范处理
4.1 断桩或缩颈
由于土壤含水量大于临界含水量，在成桩过程中，强力振动造成土壤液化，在拔管灌注碎石过程中造成缩颈或断桩，影响工程质量。断桩或缩颈与土壤的含水量有着密切关系。对于含水量＞40%的地基，不宜使用碎石桩，采用旋喷桩；对于含水量较大但不超过40%的地基，防止出现断桩、缩颈，在施工过程中，将降低钻进速度和拔管速度，减小激振力，控制碎石投入量，便可避免断桩、缩颈的发生。
4.2 承载力不足
4.2.1 对淤泥层深度不了解，未能穿透淤积层，形成软弱下卧层，导致承载力不足。
4.2.2 反插次数不足，碎石的充盈不足，没有反插的部位碎石密实度小，影响承载力。
4.2.3 桩长不够。选用的机型较小，激振力小，没有达到设计桩长，误认为已经到达硬上层或岩层。
5 碎石桩的质量检验和检验时间要求
5.1 单桩碎石灌入量应≥0.224m3/m。
5.2 检验碎石量、沉管振动时间、提升速度和高度、挤密时间、桩位偏差等。
5.3 施工前对桩间土做标准贯入试验，比较各土层强度的增加情况，判断土层的承载力。
5.4 桩身密实度检验时，应采用重Ⅱ型动力触探法，贯入量10cm捶击时，次数不小于7次，每次连续捶击贯入量10cm时，连续捶击数大于7次为密实，捶击数5—7次为不够密实，每次连续击数小于5次为松散。
5.5 复合地基承载力的检验。
5.6 单桩承载力的检验。
6 碎石桩检测项目
检查项目表1
碎石桩施工允许偏差
项次项目单位允许偏差检查方法和频率
1.桩距cm±15抽查2%
2.桩径mm不小于设计抽查2%
3.桩长cm不小于设计查施工纪录
4.竖直度%1.5查施工纪录
5.填碎石量m 3 不小于设计查施工纪录
参考文献
[1]《高速公路软土地基处理技术》张流俊、王福胜、刘建都编著人民交通出版社
[2]《软地基处理》吴邦颖张师德陈绪禄等编著中国铁道出版社
[3]《公路地基处理设计施工实用技术》张留俊王福胜李刚编著人民交通出版社
[4]《公路地基处理》殷永高屠筱北编著人民出版社
[5]《地基基础设计与计算》朱浮声主编王凤池李纯王述红副主编人民交通
【关键词】道路施工；干振碎石桩；软土地基；施工工艺
1 干振碎石桩的定义和原理及加固作用
1.1 干振碎石桩的定义和原理
干振碎石桩就是用打桩机的成孔管将地基打孔（成孔管内灌碎石）随着成孔够深度将碎石灌入孔内，然后挤压，形成的桩叫碎石桩。用干振法加固地基主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，原地基构成复合地基，而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。特点是技术可靠、机具设备简单、操作技术易于掌握，节省三材、加快施工速度节约投资。碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结，使地基承载力提高1.2～1.3倍。
1.2 干振碎石桩的加固作用
加固法包括挤密、置换和排水三种作用。应都归为物理作用一类。在成孔过程中土体在激振力作用下产生径向位移，使桩周土出现一个密度较大但已扰动的区域，在碎石填入后，形成从碎石撞中心向桩边缘，碎石由纯净至土石混杂的桩体，在竖向力作用下，桩边缘土石对桩起着一定的约束作用，被挤密的桩体强度和压缩模量比桩周土大的多，承受着较大的压力，即应力集中现象。被密布于地基土中的窀感所置换的土体除少量隆起于地面外，主要使桩间土被挤密了，这从对桩间土进行原位测试，其强度比天然地基强度提高，可以得到证明。干振碎石桩还有一个应予重视的作用，即它的排水固结作用，碎石的渗透系数比黏土约大4～6个数量级，碎石桩形成竖直排水通道对超静水压力的消散作用比砂井好。
2 干振碎石桩的基本要求
2.1 碎石桩材料和机械设备的要求
碎石桩是由岩石或砾石轧制而成，表面洁净、干燥有足够的强度和耐磨耗性，颗粒形状具有棱角，无软质和其他杂质。施工中采用天然级配为20～50mm的碎石，含泥量小于5%，并不得含有大于3cm的颗粒。
干振碎石桩需采用走管式或履带式振动成桩机，内置平底活页式桩尖，桩管d426mm，桩管长度为设计桩长加3m，设有二次投料口，锤重大于35kN作电流80A振力大于280Kn，配发电机功率大于120kW。
2.2 试桩要求
2.2.1 在施工前，将现场的实际情况，选择具有代表性路段范围外成桩工艺和成桩挤密试验。
2.2.2 试桩的成桩挤密和成桩工艺试验，为了调查各种机械参数，大面积施工提供各种数据，保证工程质量。
2.2.3 试验项目包括成桩时间、深度、压入碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机的工作电流等，确定桩体在密实状态下的各项指标，作为设置碎石桩的控制指标。
2.2.4 试桩数为5～8根，按3m×3m或4m×4m布置对试桩进行标准贯入试验和承载力测试。
2.2.5 桩间土的标准贯入试验；复合地基载荷试验；单桩承载力试验
3 施工放样
3.1 施工放样，清理并平整场地，路段要铺设碎石垫层，振动成桩机就位，校正桩管垂直度≤1.5%，校正桩管长度符合设计桩长。
3.2 用振动成桩机将桩管边振动边沉入土层，每下沉0.5m留振30s，速度控制在1m/min～2m/min直至设计深度，稍向上提桩管，使桩管下端的活瓣桩尖打开，桩管及桩尖外壁的真空破坏，减少起拔摩阻力。
3.3 停止振动，管内装入碎石，直至灌满为止。起振拔管，为了使桩管内碎石密实，在拔管前先留振1min，边振动边匀速拔管，拔管速度控制为0.8m/min～1/min，可以挤出拔管下端的碎石更加密实，每提升1m留振1min。
3.4 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度（约为桩管长度一半），讲多次反插直至桩管内碎石全部投出。
3.5 再次投料，灌满，启动拔管，进行多次反插，管内碎石全部投出，反插深度应小于桩管长度，每提升1m反插0.5m。
3.6 提升桩管高于地面停止振动，进行孔口投料至地表，启动反插并及时进行孔口补料至该桩碎石料全部投完为止；在孔口加压，保证孔口石料的密实。
3.7 加料时应分批加入，不得一次加料过量，保证桩管标定的装料量，每一深度的桩体未达到规定的密实电流时应继续加料、继续振实，振冲器在固定位置的留振时间为10s-20s。
3.8 桩孔内的碎石灌入量应通过现场试验确定，结算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数β确定。
3.9 提升和反插速度必须均匀，由深到浅，每根桩反插次数视情况而定，每次3～5遍，每根桩不得少于12遍。
3.10 试桩（施工）过程中应及时挖除桩管带出的泥土，孔口泥土不需掉入孔内。
3.11 施工过程中应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数、电机电流值。
3.12 施工碎石桩时，试验桩的成果严格控制电流，使其大于密实试验桩的电流。
3.13 挤密碎石桩时，对砂土、粉土和杂填土地表宜从外围向中间进行，对于黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。
3.14 碎石桩施工完毕后，顶部应铺设碎石或砂砾垫层。施工过程中，保证碎石料不被周围土体污染。
3.15 碎石桩桩长应严格按照设计长度施工，电机电流为空载电流2倍或将施工机架多次顶起时，认为已到硬土层或岩层。
4 易出现的质量事故及防范处理
4.1 断桩或缩颈
由于土壤含水量大于临界含水量，在成桩过程中，强力振动造成土壤液化，在拔管灌注碎石过程中造成缩颈或断桩，影响工程质量。断桩或缩颈与土壤的含水量有着密切关系。对于含水量＞40%的地基，不宜使用碎石桩，采用旋喷桩；对于含水量较大但不超过40%的地基，防止出现断桩、缩颈，在施工过程中，将降低钻进速度和拔管速度，减小激振力，控制碎石投入量，便可避免断桩、缩颈的发生。
4.2 承载力不足
4.2.1 对淤泥层深度不了解，未能穿透淤积层，形成软弱下卧层，导致承载力不足。
4.2.2 反插次数不足，碎石的充盈不足，没有反插的部位碎石密实度小，影响承载力。
4.2.3 桩长不够。选用的机型较小，激振力小，没有达到设计桩长，误认为已经到达硬上层或岩层。
5 碎石桩的质量检验和检验时间要求
5.1 单桩碎石灌入量应≥0.224m3/m。
5.2 检验碎石量、沉管振动时间、提升速度和高度、挤密时间、桩位偏差等。
5.3 施工前对桩间土做标准贯入试验，比较各土层强度的增加情况，判断土层的承载力。
5.4 桩身密实度检验时，应采用重Ⅱ型动力触探法，贯入量10cm捶击时，次数不小于7次，每次连续捶击贯入量10cm时，连续捶击数大于7次为密实，捶击数5—7次为不够密实，每次连续击数小于5次为松散。
5.5 复合地基承载力的检验。
5.6 单桩承载力的检验。
6 碎石桩检测项目
检查项目表1
碎石桩施工允许偏差
项次项目单位允许偏差检查方法和频率
1.桩距cm±15抽查2%
2.桩径mm不小于设计抽查2%
3.桩长cm不小于设计查施工纪录
4.竖直度%1.5查施工纪录
5.填碎石量m 3 不小于设计查施工纪录
参考文献
[1]《高速公路软土地基处理技术》张流俊、王福胜、刘建都编著人民交通出版社
[2]《软地基处理》吴邦颖张师德陈绪禄等编著中国铁道出版社
[3]《公路地基处理设计施工实用技术》张留俊王福胜李刚编著人民交通出版社
[4]《公路地基处理》殷永高屠筱北编著人民出版社
[5]《地基基础设计与计算》朱浮声主编王凤池李纯王述红副主编人民交通