振动挤密砂桩在软土地基处理中的应用探讨.doc

振动挤密砂桩在软土地基处理中的应用探讨XXXXXX（XXXXXXXXXXXXXXXXXX）摘 要：结合工程实践经验，详细地探讨了振动挤密砂桩施工技术在软土地基中的处理工艺，同时结合工程实例来进一步探讨该工艺的技术要点，从工程实践效果表明，该方法具有桩体密度大、充盈系数高、加固效果显著等优势，值得同类工程所参考。关键词：振动挤密砂桩；软土地基；地基处理1 引言振动挤密砂桩法通过以振动荷裁将砂压入软土地基中，形成直径较大的密实砂桩，从而提高软土地基的抗剪强度，减小沉降量，加速软土地基的固结，提高地基的稳定性。其对于处理软土地基具有较好的处理效果，以下将深入探讨其该软基处理工艺。2 振动挤密砂桩法处理软土地基的原理从工程试验等表明，振动挤密砂桩法通过振动荷裁将砂压入软土地基中，形成直径较大的密实砂桩，从而提高软土地基的抗剪强度，减小沉降量，加速软土地基的固结，提高地基的稳定性。振动挤密砂桩法，对于松散砂质土和软弱粘性土，其加固目的和效果是有所不同的。结合工程实践，对于松散的砂质土，松散砂质土受振动、挤密双重作用之后，孔隙比减小至临界孔隙比之下，从而可有效地防止砂土地基受地震或其他动荷载影响时产生液化；提高地基的抗剪强度；显著地减少压缩沉降量。对于软弱粘性土，砂桩与软粘土形成复合地基，提高软土地基的抗剪强度和承敦力；可起到防止滑动破坏的作用；砂桩可造成应力集中，因而可减少软土地基的固结沉降；砂桩体成为软土地基中良好的垂直排水通道，因而可加速饱和软土地基的固结，缩短软土地基的稳定时间；因此，振动挤密砂桩法，具有广泛的实用价值。从土质条件来说，除上述的松散砂质土和软弱粘性土地基之外，还可应用于人工填土和泥炭土地基的挤密加固。从工程对象来说，除用于加固油罐地基，各种堤坝的地基以及各种堆场地基等之外，还可应用于船坞、飞机跑道等地基加固处理。3 振动挤密砂桩施工技术施工机具采用履带式砂桩机、砂料装载机、空气压缩机、振动锤(机)、下端带有活门的桩管、减振器、上砂料斗、压缩空气罐(风包)等。结合工程实践经验，对于振动挤密砂桩施工应当按下列顺序进行施工：（1）将钢套管对准桩位，移动桩机，使钢套管垂直。（2）开启振动锈，将钢套管员入到软土地基中至设计深度。（3）利用装载机向砂料斗中装砂，提升料斗，从上部向钢套管内灌砂。（4）向钢套管中通入压缩空气，将钢套管振动拔起一定高度，在振动力和压缩空气作用下，桩下端两片月牙形活门开启，砂子排出，填满孔洞。（5）钢套管振动下压，桩端活门关闭将砂桩压实并扩径，同时桩间土体受到挤密，然后再向管内灌砂。（6）再振动提升钢套管，活门开启排砂。（7）最后重复(5)的动作，如此反复多次，直到把套管提升到地面从而形成一根砂桩。4 施工质量控制技术要点振动挤密砂桩的施工过程和主要参数，如钢套管的贯入时间，排砂压实作业过程和时间，工作电流和灌砂量等均通过自动记录仪器自动记录在专用纸上。通过记录曲线的分析，可以确定套管的沉入深度，排砂情况、灌砂量及成桩质量，如是否断桩夹泥，缩颈等，对保证砂桩的施工质量，起着重要作用。同时应当注意施工对于砂桩用砂，应具有良好的渗透性，因此除对含泥量做出严格要求(含泥员不大于5)外，还要求满足粒径级配的要求。通常为中粗砂，并夹少量砾石，其不均匀系数取35之间。另外对于，在超软弱粘性土层中，由于侧向约束力太小，砂机难以压实。为了在超软弱地基中造成砂桩，可使用内摩擦角较大的的掺有棱角砾石的砂，同时实行跳打法，即按照一定间距打设砂桩，放置一定时间，待软土强度有所恢复后，再于已有砂桩中间打设新的砂桩，这样即可使约束力增加，形成砂桩，达到超软粘性土加固处理的预期目的。5 工程实例某原料堆场的软土地基采用振动挤密砂桩法进行加固处理，该原料堆场的地基，是由黄褐色亚粘土(麦土)、灰色淤泥质亚粘土和淤泥质粘土组成的。土层的天然含水量高，压缩性大，承裁能力低，一般只有78.598kPa。而砂石堆载最大可达400kPa，远远超过天然地基的承载能力，经多方案对比论证后，最终采取了分组堆载预压振动挤密砂桩处理方案。5.1 施工平面布置鉴于本工程原料场软土地基处理的面积大，桩机多，施工时间长，因此，按进度顺序要求，将堆场分成若干小区，(通常以50x 50m为宜)，以小区编制桩号，每一开端的小区布置一台桩机，沿后退方向施工。上料系统、运砂车辆行走路线均布置在桩机右侧；空压机、风管、电缆线等均布置在桩机左侧。5.2 采取预灌砂和复打措施，以避免缩颈、断桩从工程实践表明，软土地基受到振动后，钢套管附近软土将产生触变现象。同时，钢套管打入后，孔隙水压力增加，容易造成套管底部的泥浆倒灌，若拉拔过快、过高，还将造成缩颈短桩现象。因此钢套管入土之前，先在管内投砂23斗，达到设计标高后，反复拉拔23次，充分排砂，并挤密桩端土壤，形成较便孔壁，这对成孔极为有利。5.3 分级堆矿预压效果原料堆场软土地基经折密砂桩处理后，进行了砂石三级堆载预压，并进行了科学的贮矿管理，就是在堆矿之前和堆矿过程中，测定有效堆矿时间，以确保上的最少固结时间；测定地面沉降，以确定土的固结度；测定土的强皮，以计算增高堆矿的安全度；测定地面的水平位移量，以探明软土地基是否有沿动破坏的征兆。5.4 工程实践效果一、二级堆载后，尽管堆矿荷裁(169256kPa)，远远超过天然地基的承载能力(80l00 kPa)经砂桩处理后的复合地基，产生了较大的沉降，见表1(1.66m)，但仍处于稳定状态，没有发生滑动破坏，证明了振动挤密砂桩堆载预压处现软土地基的有效性。表1 一、二级堆载后地基沉降量汇总堆载级别最大荷载（kPa）有效堆矿时间（d）地面位移（mm）地面沉降（mm）矿堆中部矿堆边缘第一级堆矿1691392038052060130第二级堆矿2561875913851661507561振动挤密砂桩处理的软弱粘性土地基，其强度变化经历了“成桩扰动强度降低”“超固结时效强度提高”-“堆矿预压强度再提高”的过程。砂桩成桩过程中，软弱粘性土严重扰动，其强度明显降低，实测结果证明，扰动后的强度只有天然强度的66。成桩以后，扰动的粘性土经砂桩的挤密，并伴随超孔隙水压力的消散，强度逐渐得到恢复并不断提高。经挤密砂桩处理后，第一层土的强度提高33，第3层土(淤泥质粘土)的强度提高54；第1级堆矿荷载，可能与经过砂桩处理后土的超固结压力大体相等，所以土的强度未见明显提高；标贯值与第1级堆矿预压后土的标贯值也基本一致，说明砂桩形成后，软土地基己取得了明显的改善效果。第2级堆矿荷载，超过砂桩处理后土的超固结压力，所以土的强度再次明显提高。第1层和第3层土经第2级堆载预压后的强度约为天然强度的2.3倍。6 结语文章通过结合笔者的实践经验，总结出振动挤密砂桩施工的相关工艺，以及该方法的关键环节质量控制；同时结合工程实例总结出一些成功的施工经验，从工程实践效果来验证振动挤密砂桩在工程中的可行性，可为同类工程提供参考借鉴。参考文献：1 傅光奇; 邱国锋挤