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1、振动沉管碎石桩加固地基的原理及其质量控制碎石桩是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再填碎石骨 料并振密实而形成的碎石桩体。由于碎石桩体与原地基形成了复合地基，可提 高承载力，增强稳定性，减小沉降量，适合用于挤密松散砂土、粉土、粘性土 素填土、杂填土等地基，对于饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可 采用碎石桩进行置换处理。此外，这种方法也是处理可液化地基，防止液化的 可靠方法。碎石桩根据施工工艺来分主要有振冲挤密法、振动沉管法、锤击沉管法、 干振法等，各种施工工艺适用的范围也不同，振冲挤密法适合用于挤密松散的 砂性土地基，振动沉管法适用于松散的砂性土、粉土、非饱和的粘性土等。本
2、 文主要介绍振动沉管法的加固原理及其质量控制。一、振动沉管碎石桩加固地基的原理及特点（一）加固原理1、挤密作用在沉管振动成孔过程中，桩管对桩位原土体产生横向挤压作用，将与桩管 体积相同的土体挤向桩孔周围。在桩管成孔和上拔过程中，垂直激振力所产生 的能量引起桩管周围土体的强烈振动，使桩周土体产生竖向振密，土体在横向 和竖向作用的影响下，得到加固挤密。2、排水作用土体在受振动时，有增密的趋势，如果孔隙水不能排出，就会造成孔隙水 压不断上升，以致产生液化。但碎石桩有良好的渗透性和反滤性，在地基中形 成良好的竖向排水减压通道，可以有效消散和防止超孔隙水压力的增高和土层 的液化。此外，碎石桩也大大缩短了
3、桩间土的固结排水路径，有利于土体的固 结的抗剪强度的提高。3、预振作用 对于具有液化势的土体，由于碎石桩施工中的强烈振动，使土体产生较大 的动应变，土体得到挤密，密度增加。土体所产生的这种预振，可大大改善地 基土的抗液化性能。4、减震作用 对于可液化地基，经加固后，地震剪应力由桩间土和碎石桩共同承担，碎 石桩的剪切模量比同截面桩间土的剪切模量要大很多，因而在地震时，剪应力 在桩上集中，从而相应使桩间土的剪应力减小，使地震烈度相应降低。（二）特点1、优点（1）施工机具常规，操作工艺简单。（2）场地干净，无污染。对比起振冲法施工相比，振动沉管法施工施工 环境整洁，无须考虑泥浆排放和对场地的污染。（
4、3）造价低。所使用的材料为碎石，可节约水泥、钢材，就地使用廉价 地方材料，可降低工程成本。（4）适用性广。（5）施工速度快。2、缺点（1）振动和噪音较大，不能在市区内使用。 （2）施工后会导致地面变形，对邻近建筑物有影响。二、振动沉管碎石桩使用的机械和材料（一）使用的机械 振动碎石桩使用机械主要有振动打桩机、下端装有活瓣钢桩靴的桩管、移 动式打桩机架、装碎石的料斗等。（二）成桩的材料桩体材料可用含泥量不大于5%的碎石、卵石等未风化的硬质材料，最大粒径不得超过5cm,最好采用2-5cm。碎石进场后，施工单位与监理单位应对碎 石共同见证取样，送样到有资质的检测单位进行检测。三、振动沉管碎石桩的质量
5、控制（一）施工前质量控制1、检查施工应具备的资料：建筑物场地工程地质资料和必要的水文地质 资料，施工图纸及图纸会审纪要；2、对场地进行平整，检查建筑场地和邻近区域的地下管线（管道、电缆） 地下构筑物，旧建筑原先的基础情况等;3、施工单位建立和健全质量保证体系。4、施工单位写出碎石桩施工方案，明确施工顺序、施工方法，计算出所 需配备的机具设备，及所需材料用量，排出施工进度计划和绘出施工平面布置 图。施工方案应报监理单位审批。5、检查碎石是否能保证充足的供应。6、检查施工机械是否符合设计和施工要求，并进行检修调试。7、平整场地后，设置坐标、高程控制点与轴线定位点，放出桩位点，用 短钢筋或小竹签标志
6、出桩孔中心位置，并用白灰洒出桩位，方便桩尖与桩位对 中。施工单位放线完成后，应报监理单位验收。桩位允许偏差为3cm。8、向打桩操作人员进行技术和安全交底。10、施工前应选择7-9根桩进行试成桩试验，并确定施工中的控制参数。（二）打桩过程的质量控制1、移动桩机，把桩尖对准桩位闭合桩靴，桩管垂直对位，经施工单位质检人员和监理人员检查，对位核 准无误后，用经纬仪或吊锤从两个方向检查桩管垂直度，防止成孔倾斜，桩管 垂直度偏差不应大于1%，同时测地面高程，以便控制成孔深度。2、启动振动机，将桩管下到预定的深度沉管深度应达到设计要求，如沉管无法达到设计深度或其它特殊情况时，施工单位应报监理方、建设单位同意
7、后方可投料拔管，必要时通知设计单位处 理。3、向桩管内投入规定数量的碎石根据施工试验的经验，为提高施工效率，装碎石也可在桩管下到便于装料 的位置进行。4、把桩管提升到一定高度，（下料顺利时不超过1-2米），提升时桩尖 自动打开，桩管内的碎石流入孔内。5、降落桩管，利用振动及桩尖的挤压作用使碎石密实。在软粘土中，桩 管在打到规定深度后投入石料，应复打2-3次。若不采取这个措施，因桩管拉 拔时，底部的软粘土没有经过挤密又重新回复，形成缩颈和断桩，同时，底部 软粘土受到振动后会往下塌沉，而采取复打后，可以使底部更密实。6、提升桩管提升桩管的过程，应从拔管速度和填料量两个方面保证桩身的质量。（1）控制
8、拔管速度主要保证桩身连续性。如拔管速度太快，容易形成断 桩、缩颈现象，拔管速度太慢，则所需消耗的碎石量增加，成本增加。拔管方 式也可分一次拔管法和逐步拔管法。1）一次拔管法边振动边匀速拔出桩管到地面，拔管速度根据现场试验确定，一般拔管速 度为1.0-1.5米/分钟。2）逐步拔管法边振动边拔动桩管，每拔起一定长度，应停拔振动若干秒，反复进行直至 桩管拔出地面。具体的参数应根据现场试验确定。（2）控制填料量则是保证桩直径，填料量应通过现场试验确定，估算时 可按设计桩孔体积乘以充盈系数确定，充盈系数一般取1.2-1.4。如施工中地 面有下沉或隆起现象，则填料量应根据现场具体情况予以增减。当实际灌料量
9、 未达到设计要求时，可在原位再沉下桩管，并灌碎石复打一次。拔管速度和填料量二者是相互联系的，在一定的填料量的情况下，需要控 制好拔管速度，才能使碎石挤振开，而在一定的拔管速度下，也要求有足够的 碎石量保证桩的成形。7、桩管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，移机进行下一根桩施工。8、碎石桩的施工顺序：对于粘性土，宜从中间向外围或一边向另一边进 行施工。如果由外向内施工，在外围桩加固好后，中间的桩很难挤振开来。如 附近有建筑物，必须先从邻近建筑物一边的桩开始施工，然后逐步向外推移， 必要时采取隔振措施，以免对原建筑物产生影响。a）由里向外的方式b）边推向另一边的方式c）有邻近建筑物的施工方式（三）
10、碎石桩的检验及验收1、碎石桩施工完成后，施工单位应检查有无缺陷和需要整改的问题，检 查桩位偏差，桩位水平偏差不应大于0.3倍的桩管外径，并应收集整理有关桩 基竣工资料，绘制桩位竣工图。2、碎石桩的质量检验应待施工后间隔一定时间后方可进行，对于饱和粘 性土地基应待孔隙水压力消散后进行，间隔时间不宜小于28天；对于粉土、 砂土和杂填土地基，不宜小于7天。3、碎石桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，对桩体可采用动力触探 试验检测，对桩间土可采用标准贯入、静力触探、动力触探或其它原位测试等 方法进行检测。桩间土质量的检测位置应在等边三角形或正方形的中心。检测 数量不应少于桩孔总数的2%。4、碎石桩地基
11、竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验，数量 不应少于总桩数的0.5%，且每个单体建筑不应少于3点。（四）碎石桩施工中常见问题及其处理1、施工单位施工时遇异常情况时，未进行处理，盲目按原方案施工分析原因：局部地质状况复杂，地勘资料未反映出来，施工管理人员质量 意识不强。处理方法：施工前做好相应的技术交底，施工时若发现异常情况，应及时 报告业主、监理、设计、勘察单位，并制定相应处理方案。2、缩径或桩径不够分析原因：因土质软，桩管提升过程中土体收缩快。处理方法：(1)加大桩瓣尺寸。(2)施工过程中按试验桩时确定的拔管控制参数控制。如因3、桩体密实度不够分析原因：(1)碎石粒径过大，级配不合理
12、。(2)桩管提升速度过快，碎石振密效果不好。处理方法：(1)采用的碎石最大粒径不得超过5cm，最好采用2-5cm。( 2 )适当放慢桩管提升速度。4、桩位偏差较大分析原因：(1) 沉管前桩尖对位时不准确。(2) 因土质松软，经成管机械来回走动和施工中产生的振动影响，土体 移动，未施工的桩位标志产生位移。处理方法(1)沉管前桩尖对位应准确，应经施工单位质检人员和监理人员检查后 方可开始沉桩。(2)在放线时，每条轴线必须确定控制桩，在桩机就位后再进行二次复 验，以保证桩位的准确性。5、放线控制点移动 分析原因：由于碎石桩施工时地面变形较大，坐标、高程控制点及轴线定 位点等如果离场地较近，易变形，处理方法：设置控制点时应离场地稍远，以保证其准确性不受影响，并应 对做好监测和复核工作。
振动沉管碎石桩加固地基的原理及质量控制措施
