1、公路施工中碎石樁的加固原理

　　碎石樁是指振動(dòng)、沖擊或水沖等方式在松軟土地基中成孔后，再將碎石擠壓入土孔中，形成大直徑的由碎石構(gòu)成的密實(shí)樁體，以提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度，減少地基沉降。其適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，也可用于處理可液化地基。

　　1.1沙土類加固機(jī)理——擠密

　　疏松沙土為單粒結(jié)構(gòu)，孔隙大，顆粒位置不穩(wěn)定，在靜力和振動(dòng)作用下，土粒易位至穩(wěn)定位置，使孔隙減少而壓密。在擠密碎石樁成樁過程中，樁套管擠入沙層，該處的沙被擠向四周而變密。

　　擠密碎石樁的加固效果包括：1）使松沙地基擠密至小于臨界孔隙比，以防止沙土振動(dòng)液化；2）形成強(qiáng)度高的擠密碎石樁，提高了地基的強(qiáng)度與承載力；3）加固后大幅度減少地基沉降量；4）擠密加固后，地基呈均勻狀態(tài)。

　　1.2粘土性加固原理——置換

　　碎石樁在粘性土地基中，主要利用碎石樁本身的強(qiáng)度及其排水效果。其作用包括：

　　①碎石樁置換。在粘性土中形成大直徑密實(shí)碎石樁體，碎石樁與粘性土形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部荷載，提高了地基承載力和整體穩(wěn)定性。

　�、谏喜亢奢d產(chǎn)生對(duì)碎石樁的應(yīng)力集中，減小粘性土的應(yīng)力，從而減少地基的固結(jié)沉降量。經(jīng)碎石樁處理淤泥質(zhì)粘性土地基，可減少沉降量20%～30%.③排水固結(jié)，碎石樁在粘性土地基中形成排水通道，因而加快固結(jié)速率。

　　2、碎石樁設(shè)計(jì)計(jì)算

　　2.1樁徑

　　碎石樁的直徑可采用300mm～800mm，根據(jù)地基土質(zhì)的情況和成樁設(shè)備等因素確定。對(duì)飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。

　　2.2樁間距與樁位布置方式

　　碎石樁樁位宜采用等邊三角形或正方形布置。碎石樁的間距應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。對(duì)粉土和砂土地基，不宜大于碎石樁直徑的4.5倍；對(duì)粘性土地基不宜大于碎石樁直徑的3倍。

　　2.3處理范圍

　　碎石樁處理范圍大于基底范圍，處理寬度宜在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大1排～3排�？梢夯�地基，在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m.

　　2.4加固深度

　�、佼�(dāng)松軟土層厚度不大時(shí)，碎石樁樁長(zhǎng)宜穿過松軟底層；

　�、诋�(dāng)松軟土層厚度較大時(shí)，對(duì)按穩(wěn)定性控制的工程，碎石樁樁長(zhǎng)應(yīng)不小于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以下2m的深度；對(duì)按變形控制的工程，碎石樁樁長(zhǎng)應(yīng)滿足處理后地基變形量不超過建筑物的地基變形容許值，并滿足松軟土下臥層承載力的要求；

　�、蹖�(duì)可液化地基，碎石樁樁長(zhǎng)應(yīng)按要求的抗震處理深度確定；

　�、芩槭瘶稑堕L(zhǎng)不宜小于4m.

　　2.5樁體材料

　　樁體材料可采用碎石、卵石、角礫、圓礫等硬質(zhì)材料，含泥量不得大于5%，最大粒徑不得大于50mm.碎石樁樁孔內(nèi)的填料量應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，估算時(shí)可按設(shè)計(jì)樁孔體積乘以充盈系數(shù)β確定，β可取1.2～1.4.如施工中地面有下沉或隆起現(xiàn)象，則填料數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況予以增減。碎石樁樁頂宜鋪設(shè)一層厚度300mm～500mm的碎石墊層。

　　2.6地基承載力

　　碎石樁復(fù)合地基的承載力，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)，也可通過下列方法估算：

　　fspk=mfpk+（1-m）fsk

　　其中，fspk為碎石樁復(fù)合地基承載力特征值，kPa；fpk為樁體承載力特征值，kPa；fpk為處理后樁間土承載力特征值，kPa；d為樁體直徑，m；de為1根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑，m.

　　2.7變形計(jì)算

　　碎石樁地基的變形計(jì)算，應(yīng)按現(xiàn)行GB5007建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。復(fù)合土層的壓縮模量可按下式計(jì)算：

　　Esp=[1+m（n-1）]Es

　　其中，Esp為復(fù)合土層壓縮模量，MPa；Es為樁間土壓縮模量，MPa，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基壓縮模量。