CN104695419A - 一种软土土基的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软土土基的施工方法，包括如下步骤：在地面按照梅花桩形式对桩孔进行布置定位；按照从外到内的螺旋顺序利用振动成孔机对桩孔进行成孔处理；每个桩孔成孔处理完成后，向桩管内灌入碎石，再操作振动成孔机的桩管进行振动并同时向上提升至桩孔顶部；并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔；在成孔过程中，所述振动成孔机的沉孔速度为0.5～3m/min；最后，铺筑砂砾垫层，即先在硬化后的软土上铺筑一层砂砾，再在砂砾上铺筑一层土工格栅，最后在土工格栅上铺筑一层砂砾并碾压密实。本发明施工工艺简单，降低了工程难度，提高了工程质量高，降低了工程造价成本，施工速度快，提高了工程施工效率。

Description

一种软土土基的施工方法

技术领域

本发明涉及路基施工方法，具体涉及一种软土土基的施工方法。

背景技术

随着经济的发展，公路对经济的发展产生了越来越大的影响，也越来越受到国家的重视。虽然东南沿海地区的高速公路建设水平居国内前列，但是软土路基公路病害也时有发生。尤其桥头跳车现象严重，影响高速公路使用功能。由于桥头与路堤沉降差异太大，造成行车事故，不得不反复根治，不仅耗费资金，还造成严重的社会影响。为了保证道路的安全运行，对软土路基进行处理就显得尤为重要。

软土一般指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土。包括淤泥、淤泥质土（淤泥质粘性土粉土）、泥炭、泥炭质土等。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙 比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

目前常用的软土处理方法有换填法和抛石挤淤法等方法。换填法就是将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密度为止。但是这种方法具有工程量大，施工时间长的缺点，需要消耗大量的人力和物力。而抛石挤淤法就是在路基底从中部向两侧抛投一定数量的碎石，将淤泥挤出路基范围，以提高路基强度。这种方法需要消耗大量的碎石，需要配合采石场才能进行施工，另外这种方法对软土的处理也不是很理想。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种施工工艺简单，施工质量高，造价低廉，施工效率高、速度快的软土土基的施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种软土土基的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在地面按照梅花桩形式对桩孔进行布置定位；

2）按照从外到内的螺旋顺序利用振动成孔机对桩孔进行成孔处理；

3）每个桩孔成孔处理完成后，向桩管内灌入碎石，再操作振动成孔机的桩管进行振动并同时向上提升至桩孔顶部；并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔；在成孔过程中，所述振动成孔机的沉孔速度为0.5～3m/min；

4）最后，铺筑砂砾垫层，即先在硬化后的软土上铺筑一层砂砾，再在砂砾上铺筑一层土工格栅，最后在土工格栅上铺筑一层砂砾并碾压密实。

根据软土的土质情况，分别选择不同的沉孔速度。可以先利用振动成孔机的桩管自重沉入土层中一定深度，再开动机器沉管至设计深度，可以防止初始振动引起的桩位偏斜。

作为优化，在铺筑砂砾垫层过程中，先在硬化后的软土上铺筑一层砂砾，再在砂砾上铺筑一层土工格栅，最后在土工格栅上铺筑一层砂砾并碾压密实。砂砾垫层便于使软土中水的排出，其中的土工格栅增加了砂砾垫层整体的强度，可以有效地防止地基不均匀沉降。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、在本发明中，桩孔的布置采用了梅花桩的形式，这样在后期的成孔过程中，振动成孔机的振动力作用在四周土体上，使四周的土体沿桩孔径向向外挤压，而梅花桩的布置使桩孔与桩孔之间形成一个挤压空间，进而使土层的结构重新排列，达到减少软土孔隙达到达密实的目的。

2、在成孔采用了从外到内的螺旋顺序，这样在成孔过程中，使软土始终朝向中心方向进行挤压，逐步提高了软土的密实度。并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔。按照成孔顺序，隔孔对桩孔进行施工，提高了软土的密实度。

3、每个桩孔成孔完成后，向桩孔内灌入碎石，桩孔内的碎石按从下往上以到从大到小的顺序投放，同时振动；碎石在振动的过程中形成密实的碎石桩，其本身又是一个良好的排水通道，不仅有利于软土中超孔隙水压力的消散，还有效地增强了土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石桩和挤密后的软土共同承担荷载作用，即形成碎石挤密桩复合土层。

3、本发明施工工艺简单，降低了工程难度，提高了工程质量高，降低了工程造价成本，施工速度快，提高了工程施工效率。

附图说明

图1为本发明碎石桩立面布置图。

图2为碎石桩加固平面布置图。

图3为碎石桩平面布置示意图。

图4为碎石桩施工工艺流程图。

图中：1-砂砾石垫层，2-处理后的之地面线，3-碎石桩，4-干砌石护坡，5-梅花型布置，6-坡脚线，7-土工格栅。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

参见图1--图3，一种软土土基的施工方法，先对软土进行硬化处理，再在硬化后的软土上铺筑砂砾垫层。在对软土进行硬化的处理过程中，具体步骤为：

1）在地面按照梅花桩形式对桩孔进行布置定位，并按照从外到内的螺旋顺序利用振动成孔机对桩孔进行成孔处理。在成孔过程中采用从外到内的螺旋顺序，这样在成孔过程中，使软土始终朝向中心方向进行挤压，逐步提高了软土的密实度。并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔。按照成孔顺序，隔孔对桩孔进行施工，提高了软土的密实度。

2）每个桩孔成孔处理完成后，向桩管内灌入碎石，再操作振动成孔机的桩管进行振动并同时向上提升至桩孔顶部。碎石在振动的过程中形成密实的碎石桩，其本身又是一个良好的排水通道，不仅有利于软土中超孔隙水压力的消散，还有效地增强了土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石桩和挤密后的软土共同承担荷载作用，即形成碎石挤密桩复合土层。

3）作为优化，在成孔过程中，所述振动成孔机的沉孔速度为0.5～3m/min。根据软土的土质情况，分别选择不同的沉孔速度。可以先利用振动成孔机的桩管自重沉入土层中一定深度，再开动机器沉管至设计深度，可以防止初始振动引起的桩位偏斜。

4）在铺筑砂砾垫层过程中，先在硬化后的软土上铺筑一层砂砾，再在砂砾上铺筑一层土工格栅，最后在土工格栅上铺筑一层砂砾并碾压密实。砂砾垫层便于使软土中水的排出，其中的土工格栅增加了砂砾垫层整体的强度，可以有效地防止地基不均匀沉降。

在本发明中，桩孔的布置采用了梅花桩的形式，这样在后期的成孔过程中，振动成孔机的振动力作用在四周土体上，使四周的土体沿桩孔径向向外挤压，而梅花桩的布置使桩孔与桩孔之间形成一个挤压空间，进而使土层的结构重新排列，达到减少软土孔隙达到达密实的目的。在成孔采用了从外到内的螺旋顺序，这样在成孔过程中，使软土始终朝向中心方向进行挤压，逐步提高了软土的密实度。并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔。按照成孔顺序，隔孔对桩孔进行施工，提高了软土的密实度。每个桩孔成孔完成后，向桩孔内灌入碎石，桩孔内的碎石按从下往上以到从大到小的顺序投放，同时振动；碎石在振动的过程中形成密实的碎石桩，其本身又是一个良好的排水通道，不仅有利于软土中超孔隙水压力的消散，还有效地增强了土体的抗液化能力，而且在荷载的作用下，碎石桩和挤密后的软土共同承担荷载作用，即形成碎石挤密桩复合土层。

实施例：在具体实施过程中，根据软土地基的生成原因和地基的厚度及其所处的位置，软基处理根据具体地土质分别采用以下方法：

一、一种软土土基的施工方法，具体工艺如下：

1、在软塑粉质粘土层深度大于3.5m，且换填不能满足沉降及稳定性要求的填方区，采用本发明清除表面种植土+深层碎石桩加固处理方法。

沉管碎石桩是在振动锤的振动作用下，把套管沉至规定的设计深度，套管入土后，挤密套管周围土体，然后向管内投入碎石，再使碎石排入土中，分段振捣密实，形成较大直径的碎石桩，并将桩间土体进一步挤密，经多次循环后既成完整的碎石桩。桩与桩间土形成复合地基，从而提高了地基的承载力，并防止砂土液化。

碎石桩桩体原材料选用一定级配且不易风化的碎石或砾石，粒径宜为20～50mm，含泥量不得大于5%。采用全站仪进行现场桩位放样，做好标志桩。

施工顺序采用跳打形式，并由外缘向中心进行，相邻两根桩必须采用跳跃间打。碎石桩加固区桩间距为1.5m，加固深度打穿中液限粘土层，持力层为强风化基岩时，伸入其中0.2m。在碎石桩顶部铺设一层0.5m 厚的砂砾石垫层，垫层中间满铺一层土工格栅，土工格栅主要技术指标为：纵、横向对应伸长率不大于8%，纵、横向抗拉强度大于50kN/m，网孔直径不大于10cm，幅宽不小于4m，边坡护脚采用干砌片石护脚。

投料成桩作业：把桩管压入到设计深度，通过料斗向桩管内投入规定数量的砂（或碎石）料；边振动边拔管，拔至设计或试验所确定的高度，同时向套管内压缩空气使砂（或碎石）料从套管内排出；边振动边下压沉管至设计或试验确定的高度，将砂（或碎石）料挤压密实；停止拔管后应继续振动，一般停拔悬振时间为10~20s；再一次向桩管内规定数量的砂（或碎石）料，重复循环施工至桩顶。

碎石桩施工工艺流程，参见图4。

2、质量检验方法：

① 施工结束3～5天后可对振冲挤密碎石桩桩体进行检测。

② 碎石桩的施工质量检验采用单桩载荷试验。检验数量为桩数的0.5%，且不少于3根。对桩体采用重型动力触探进行随机检验。对桩间土可采用标准贯入，静力触探或动力触探等方法进行检测。桩体质量检验数量不得少于桩孔总数的2%，检验桩及桩间土的质量，以满足设计要求。

③ 复合地基承载力检验应采用复合地基载荷试验，复合地基载荷试验检验数量应不少于桩孔总数的0.5%，且每个单体工程不应少于3点。

④ 地基加固后，复合地基承载力必须大于200KPa。

⑤ 碎石桩地基通过质量检验且碎石桩复合地基承载力达到设计要求时，方可进行路堤填筑。路堤填筑应严格控制填筑速率，控制标准为：路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。若有异常，应停止或暂缓填筑。碎石桩施工质量要求如下表： 

检查项目	质量标准和允许误差	检查方法
			桩身垂直	≤1%
桩位	≤0.3D（D为桩径）	查测X、Y轴两方向最大值
			灌碎石量	满足每米灌碎石量	检查施工记录曲线或钻孔检查
贯入试验	N63.5≥10	钻孔检查
			桩深	≤300mm	检查施工记录曲线或钻孔检查
桩径	+100mm，-50mm	尺量检查

3、检测结果：动力触探（重Ⅱ型）检测：连续5击时的下沉量应不大于8cm。

采用本发明施工工艺方法，大大降低了工程难度，提高了工程质量高，降低了工程造价成本，施工速度快，具有质量可靠、造价低、进度快、节约材料、经济效益显著，提高了工程施工效率。

二、路基跨越水田等软弱地段时，软弱土层深度小于3m的填方路堤，主要进行片块石换填或抛石挤淤处理；采用换填厚度60-300cm片块石。

三、部分水田处软基不厚的地段采用清表+回填一般路基土进行处理，清表及换填深度根据沉降及稳定性验算确定。片块石回填按填石路基的要求进行施工。回填前按要求对片块石进行试验，试验合格的片块石作为回填石料。回填时按路面平行线分层控制填料标高；分层摊铺，分层碾压。换填层要求压实度在不小于95%，每层填筑厚度40cm厚。 填筑采取横断面全宽、纵向分层填筑方式。当基底高低不平时，先从最低处分层填筑。为节省摊铺平整时间，用大型推土机先将填料进行大致推平，个别不平整处，人工配合进行找平。在运送填料时，控制卸料密度，按方格法划好方格后，方可卸料。 填筑区段完成一层卸料后,用挖掘机配合推土机摊铺平整,做到填铺面在纵向和横向平顺均匀,以保证压路机压轮表面能基本均匀地接触地面进行碾压,达到碾压效果。在摊铺的同时，进行初步压实,并保证压路机压到路缘时不致发生滑坡。

填料采用振动压路机进行碾压,压实时应先两侧后中间，压实路线应纵向相互平行，反复碾压。第一遍静压，然后先慢后快，由弱振到强振，行驶速度宜先慢后快，最快行驶速度控制在4km/h。横向接头压轮重叠0.4～0.5m，做到压实均匀，没有漏压、死角。 回填压实度由碾压遍数进行控制，压实标准以密实状态为判定标准，按振动压路机碾压2～6遍进行初步控制；现场以碾压后无明显标高差异，压实层顶面稳定，不再下沉（无轮迹）时，可判定为密实状态。填筑自检合格后报监理工程师抽检，合格后再填筑上一层。每填筑一层都进行测量定线。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种软土土基的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在地面按照梅花桩形式对桩孔进行布置定位；

2）按照从外到内的螺旋顺序利用振动成孔机对桩孔进行成孔处理；

3）每个桩孔成孔处理完成后，向桩管内灌入碎石，再操作振动成孔机的桩管进行振动并同时向上提升至桩孔顶部；并且采用跳打法的成孔顺序对桩孔进行成孔；在成孔过程中，所述振动成孔机的沉孔速度为0.5～3m/min；

4）最后，铺筑砂砾垫层，即先在硬化后的软土上铺筑一层砂砾，再在砂砾上铺筑一层土工格栅，最后在土工格栅上铺筑一层砂砾并碾压密实。

2.根据权利要求1所述软土土基的施工方法，其特征在于，碎石桩桩体原材料选用不易风化的碎石或砾石，粒径宜为20～50mm，含泥量不得大于5%。

3.根据权利要求1所述软土土基的施工方法，其特征在于，所述跳打形式即间隔打桩，并由外缘向中心进行，相邻两根桩必须采用跳跃间打。

4.根据权利要求1所述软土土基的施工方法，其特征在于，碎石桩加固区桩间距为1.5m，加固深度打穿中液限粘土层，持力层为强风化基岩时，伸入其中0.2m。

5.根据权利要求1所述软土土基的施工方法，其特征在于，通过料斗向桩管内投入碎石料；边振动边拔管，拔至设计或试验所确定的高度，同时向套管内压缩空气使碎石料从套管内排出；边振动边下压沉管至设计或试验确定的高度，将碎石料挤压密实；停止拔管后应继续振动，一般停拔悬振时间为10~20s；再一次向桩管内加碎石料，重复循环施工至桩顶。

6.根据权利要求1所述软土土基的施工方法，其特征在于，所述步骤4）铺筑砂砾垫层，为在碎石桩顶部铺设一层0.5m厚的砂砾石垫层，垫层中间满铺一层土工格栅，土工格栅主要技术指标为：纵、横向对应伸长率不大于8%，纵、横向抗拉强度大于50kN/m，网孔直径不大于10cm，幅宽不小于4m，边坡护脚采用干砌片石护脚。