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铁道建筑 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｒｉｌ，２００７ 文章编号：１００３—１９９５（２００７）０４—００６６—０２ 夯扩挤密碎石桩在沿海高速公路砂 土液化地基中的应用 ’ 许芸芸 ，孙忠强 ，刘亚昌 ，苏广军 （１．唐山学院，河北唐山０６３０００；２．河北理工大学，唐山０６３００９；３．唐山市交通局，唐山０６３０００） 摘要：以唐山沿海高速公路为例，介绍了在砂土液化地基中，采用夯扩挤密碎石桩消除砂土液化的施工 原理及具体的施工方法，并提出应注意的问题。实践证明，夯扩挤密碎石桩对砂土液化地基加固有效。 关键词：夯扩挤密碎石桩砂土液化 地基处理 中图分类号：ＴＵ４７２．３ ５文献标识码：Ｂ １工程概况 依次填入碎石，夯击碎石，直至夯填至设计标高。在施 工过程中通过控制填料夯击后的贯入度，了解桩周土 唐山沿海高速公路为秦、唐、沧渤海公路的一部 体的密实程度，在相同能量夯击下控制相同的贯入变 分。根据《中国地震动参数区划图》（ＧＢ８３０６－－２００１）， 形，可将桩周土体改变为物理力学性能指标稳定的加 沿海公路河北段高速公路路线所在区的丰南市为８度 固土体，从而使土体产生根本性变化。 区，地震动峰值加速度为０．２ ｇ，地震动反应谱特征周 利用此种工法可有效挤密加固桩周及桩底土层， 期为０．３５ ｓ，设计地震分组为第一组。乐亭、唐海、滦 使松散的土体更加密实，对砂性土的挤密效果尤其显 南、昌黎县为７度区，地震动峰值加速度为０．１５ ｇ，地 著，可有效消除松散砂土的液化现象，提高地基土的承 震动反应谱特征周期为０．４ ｓ，设计地震分组为第一 载能力和压缩模量，减少地基土的压缩变形。 组。项目涉及地区地下水位大多极浅，饱和亚砂土和 砂土发育广泛，极易发生砂土液化。地质勘探部门通 ３ 施工设计 过对该区段已完成２０ ｍ以上的饱和砂土、亚砂土层进 ３．１技术参数的确定 行逐孔判定，结果为全区液化现象较为普遍。由于高 为了避免桥涵构造物因砂土液化影响产生倾斜、 速公路大中桥梁桥头路基填筑普遍较高，地基须承担 开裂、倾倒、坍塌等严重病害，夯扩挤密碎石桩设置位 着车辆荷载和填土荷载的双重压力，所以必须对桥头 置为桩基构造物两侧３０～５０ ｍ。夯扩碎石桩按正三 液化地基采取处理措施，降低液化程度 根据工程地 角形布桩，设计桩径为５５ ｃｍ。桩间距自桥头至路基 质勘察结果及专家研讨会的意见，确定在该地区采用 ３０—５０ ｍ范围内采用１．６～１．８～２．０ ｍ方式过度。经 夯扩挤密碎石桩的地基处理方案，以消除或减轻砂土 夯扩挤密碎石桩处理后，其技术参数如表１所示。填 的液化。 料为未风化的干净碎石，粒径宜为２０～５０ ｍｍ，含泥量 ２夯扩挤密碎石桩原理 应≤５％。为调整地基不均匀变形及优化桩土荷载分 担比，在夯扩桩上部铺设厚度为０．５ ｍ碎石或砂砾垫 等能量、等变形夯扩挤密碎石桩是国家专利技术 层（如图１） 、 （专利号：ＺＬ９８１２４８２７．６），使用专利施工机械（专利号： ＺＬ９８１０１０４１．５），利用重锤冲击成孔，在成孔的同时，使 表１ 夯扩挤密碎石桩技术参数 桩端及桩身周围土体得到第一次挤密；成孔至设计标 桩间距／ｍ ２．０ １．８ １．６ 高后在孔中分层填入碎石（每次填人０．１０～０．１５ ｍ ）， 复合地基承载力特征值／ｋＰａ ≥１４０ ≥１５０ ≥１６０ 提升重锤到一定高度，令其自由落体，夯击碎石到松散 施工后沉降容许值／ｃｍ ≤３０ ≤２０ ≤ｌ０ 的软土地基，使桩端及周围的土体得到第二次挤密。 如沿海高速公路１、２合同Ｋ９３＋５７９老滦河古道中 ＊唐山市重点实验室资助项目（课题号：０４３６２３０１Ｂ一５） 桥桥头Ｋ９３＋６１９～Ｋ９３＋６４９段，细砂层埋深２．５ ｍ，厚 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第４期 夯扩挤密碎石桩在沿海高速公路砂土液化地基中的应用 ６７ 图１ 夯扩碎石挤密桩剖面示意图（单位：ｍ） 度为３．９ ｍ。本地区最高地下水位为１．５～２ ０ ｍ，为中 等砂土液化区域。桥头设计为夯扩碎石挤密桩＋土工 格栅＋碎石垫层进行处理，桩长７ ｍ，桩位等三角平面 布置：２２根×１６排，排间距为１．６ ｎｌ，桩间距为１．８ ｍ （中心距）。 施工前进行３根现场工艺性试桩，以确定成孔工 艺、填料量等施工参数。 重锤夯击成孔至设计标高后在孔中分层填入碎 石，每次填料量为０．１０～０．１５ ｍ３；每次填料夯击实测 单击贯入度≤１０ ｃｍ（重锤落距为６ ｍ），孔口以下３ ｍ 采用小落距，以免地面隆起，以贯入度≤１５ ｃｍ为宜。 重锤提升高度与桩身的关系见表２。 表２重锤提升高度与桩身关系 序号 桩身标高，ｍ 重锤提升高度／ｍ 备 注 １ Ｏ．００ １．００ ２ —１．０ｏ ２．０ｏ 桩身标高以桩顶 ３ —２．００ ３．００ 标高为零 ４ —３．００ ６．００ ５ —３．００及以下 ６．００ ３．２施工顺序 施工工艺为：准备工作一桩机就位一螺旋引孔一 锤击根管一护筒沉至设计标高一分次填料一夯实一实 测贯入度一量测合格后提护简一达到设计桩长。 ３．３施工质量控制 为确保夯扩挤密碎石桩的施工质量，必须有详尽 完善的施工原始记录及现场监理旁站，检查桩长、直 径、碎石用量。选取一定比例的桩体，选用重Ⅱ型动力 触探测试进行密实度检验，采用单桩复合地基静荷载 进行承载力检测。 ４地基加固测试分析 ４．１地基加固检验 夯扩碎石桩复合地基承载力检测方法为静载试验 法，本次静载试验检测３组数据，本段复合地基承载力 特征值为１５０ ｋＰａ，满足设计要求。 桩身密实度检测方法为动力触探试验，本次动力 检测除顶部（０～１ ７ ｍ）桩身呈不够密实状态，以下均 呈密实状态。 桩间土是否液化检测方法为标准贯入试验。７个 监测点不同深度的标贯修正击数为：１０～１１击（１．１５～ １，４５ ｍ和２．１５～２．４５ Ｉｎ）；１６，３～２０．４击（４．１５～４．４５ ｍ）；２７～３７．３击（６．１５～６．４５ ｍ和７．１５～７．４５ ｍ）。此 数据表明本路段经处理后在检测深度范围内土层在震 动作用下不会发生液化现象。 ４．２结果分析 结合处理前勘察数据可知，地基加固后细砂层标 准贯入锤击数有较大提高，平均可增加４Ｏ％～９Ｏ％， 表明夯扩挤密碎石桩对中密状细砂土加固效果较好， 其复合地基承载力标准值９≥１５０ ｋＰａ，提高１Ｏ％～ ３０％ 、 ５ 结语 １）采用夯扩挤密碎石桩加固细砂土地基，可明显 提高地基承载力。并且在地基中形成渗透性能良好的 竖向排水降压通道，有效地消散和防止超孔隙水压力 的增高，加快地基排水固结，增加砂土抗液化能力。 ２）夯扩挤密碎石桩在设计和施工时，选择合理桩 距非常重要，桩距太大，即置换率过低，相应的复合地 基承载力也低，达不到设计要求；桩距太小，即置换率 过高，桩不易施工。 ３）挤密碎石桩不仅可节约钢材、水泥，而且还有施 工方便、造价低、无污染等优点，具有较好的经济和社 会效益。 参 考 文 献 ［１］张倬元编著．工程地质分析原理［Ｍ］．北京：地质出版社， ２ｏ０５． ［２］龙昌龙，杨振茂．砂土液化危害及地基处理方法探讨［Ｊ］．世 界地震工程，２００２，（３）：１５５．１５８． 收稿日期：２００６—１２—２５ （责任审编 王天威）
