連(云港)徐(州)高速公路地處蘇北平原北部，沿路線從東向西依次為濱海海積 平原、沂沭 河沖積平原、黃泛沖積平原和山間盆地。海積和沖積平原廣泛沉積了第四紀(jì)全新世(Q4)砂 土 和亞砂土(即各類低液限粉土、粉質(zhì)土)及Ip＜10的低液限粘土。尤其是邳州市境內(nèi)及其以西 的廢黃河黃泛平原表層，亞砂土和粉細(xì)砂所占比例較大，而且多處于松散狀態(tài)，加之地下水 位較高，又處于飽和狀態(tài)。同時(shí)沿線地震基本烈度處于7～8度區(qū)，這些構(gòu)成了砂土液化的基 本條件。
經(jīng)對(duì)可液化土層在相應(yīng)地震烈度下液化勢(shì)的分析計(jì)算，根據(jù)部頒《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (JTJ004-89)要求，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牡鼗庸檀胧绾卧诘鼗庸烫幚泶胧┖凸こ掏顿Y之 間尋求平衡是一個(gè)十分困難的問題。
碎石樁是指用振動(dòng)、沖擊和水沖等方式在軟弱地基中成孔后，將碎石擠壓入土孔中，形成由 碎石 所構(gòu)成的密實(shí)樁體，在《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)中稱之為粒 料樁。
干振碎石樁是一種采用預(yù)沉導(dǎo)管、重錘振動(dòng)壓入工藝施工的碎石樁，它克服了振沖法在施工 中耗水量大和泥漿污梁的嚴(yán)重缺陷，近年來在國(guó)內(nèi)得到了較多應(yīng)用。但采用干振碎石樁來處 理高速公路液化地基，國(guó)內(nèi)尚無先例。
干振碎石抗處理液化地基的原理主要是振密和擠密作用和排水減壓作用。
連徐線采用干振碎石樁處理液化地基是我省首次在高等級(jí)公路工程上采用這一方法，為了 達(dá) 到有效而經(jīng)濟(jì)的目的，必須合理選擇各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。因此，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)所采用的參數(shù)以 及檢驗(yàn)碎石樁的加固效果，在徐州E-7標(biāo)段開展了干振擠密碎石樁的試驗(yàn)研究工作。
2 試驗(yàn)研究方案
根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，選擇在E-7標(biāo)段K218+890～K218+900作為試驗(yàn)區(qū)。在試 驗(yàn)區(qū)內(nèi)采用兩種樁間距1.4m和1.6m，樁徑500mm，樁長(zhǎng)10.0m，均為正三角形布置，面積置換率1.4m樁 距時(shí)為12%，1.6m間距時(shí)為9%。每根樁的碎石灌注量按充盈參數(shù)1.3考慮，采用平底活頁式走 管打樁機(jī)施工。
主要試驗(yàn)內(nèi)容有：孔隙水壓力測(cè)試、復(fù)合地基載荷試驗(yàn)及抗液化加固效果檢驗(yàn)。
2.1 孔隙水壓力測(cè)試
分別在1.4m和1.6m樁距試驗(yàn)區(qū)，各埋設(shè)5只孔壓計(jì)，深度為別為2m、4m、6m、8m、10m，以測(cè)量干振碎石樁施工時(shí)孔隙水壓力的變化規(guī)律及成樁后孔隙水壓力的消散規(guī)律。
2.2 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)
分別在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)選擇代表性的單樁及雙樁各做二組載荷試驗(yàn)，以確定碎石樁復(fù) 合地基的承 載力和變形特性，同時(shí)測(cè)定樁土應(yīng)力比及孔隙水壓力的變化，分析復(fù)合地基的力學(xué)性狀。
2.3 抗液化加固效果檢驗(yàn)
在成樁完畢后分別采用靜力觸探試驗(yàn)(CPT)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)和瑞利波法(S∧S W)進(jìn)行檢測(cè)，研究抗液化加固效果以及隨時(shí)間的變化規(guī)律。
3 試驗(yàn)主要結(jié)論
(1)干振碎石樁可以有效地加固可液化地基，本區(qū)加固后的檢驗(yàn)成果表明，無論采 用1.4m樁距還是采用1.6m樁距，加固后均消除了液化；達(dá)到設(shè)計(jì)目的。
(2)干振碎石樁加固可液化地基可以大大提高地基承載力，載荷試驗(yàn)結(jié)論表明，兩種樁距處 理后的復(fù)合地基容許承載力比處理前提高了1倍左右，均達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)要求(150KPa)。
(3)干振碎石樁主要依靠振動(dòng)和擠密作用加固地基，施工時(shí)土層中產(chǎn)生超孔隙水壓力，其影響范圍可達(dá)到5m，且隨距離增大而衰減，其衰減規(guī)律基本符合△u=γβ，實(shí)測(cè)β值約為-0.65。
(4)擠密作用是決定干振碎石樁加固地基效果的控制，因素干振碎石樁在其樁長(zhǎng)一半處對(duì)地 基的振動(dòng)、擠密效果最明顯，因而加固效果最好，而地表處加固效果稍差。
(5)干振碎樁有效加固范圍約為3～3.5d(d為樁徑)，本試驗(yàn)樁距1.4m和1.6m加固效果相當(dāng) 。因此，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，可以適當(dāng)加大樁距。
(6)干振碎石樁能有效地加速地基排水固結(jié)，施工或加荷引起的超孔隙水壓力很快消散，5h內(nèi)均消散完畢，因而經(jīng)碎石樁處理的復(fù)合地基可以提高加荷速率。
(7)干振碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比可取為2～3。
(8)干振碎石樁成樁后，地基強(qiáng)度隨齡期有一定的增長(zhǎng)，但幅度較小。
(9)干振碎石樁抗液化加固效果可以采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)、靜力觸探試驗(yàn)(CPT)和瑞利波 法(S∧SW)來檢驗(yàn)，三者之間具有很好的一致性。
(10)瞬態(tài)瑞利波法(S∧SW)能快速有效地檢驗(yàn)碎石樁加固效果，對(duì)高速公路這種大型工程特 別適用，VS與N63.5之間具有良好的相關(guān)關(guān)系，即。
4 施工工藝
4.1 準(zhǔn)備工作
(1)編寫施工組織設(shè)計(jì)，經(jīng)審批后方可施工；
(2)清理平整場(chǎng)地，清除高空和地面障礙物；
(3)測(cè)量放線，測(cè)量地面整平后的標(biāo)高；
(4)布設(shè)樁位，樁間距及形式按設(shè)計(jì)文件，樁間距允許偏差為±10cm，在灌注樁和構(gòu)造物基 礎(chǔ)施工前必須完成碎石樁；
(5)機(jī)械設(shè)備 需采用走管式振動(dòng)沉樁機(jī)，內(nèi)置平底活頁式樁尖； 樁管直徑一般應(yīng)為377mm；并設(shè)有二次投料口，最大沉樁深度能達(dá)20m左右；錘重≥35kN，工作電流100A左右； 激振力≥280kN； 配套發(fā)電機(jī)功率≥120kW； 容積相等的小推車數(shù)輛；
(6)準(zhǔn)備碎石，碎石級(jí)配以自然級(jí)配為宜，最大粒徑不超過4cm，含泥量不大于5%。
4.2 碎石樁施工
(1)施工順序從四周邊開始向中心進(jìn)行，相鄰兩根樁必須跳躍間打。
(2)樁基就位，校正樁管垂直度≤1.5%；校正樁管長(zhǎng)度并符合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)； 設(shè)置二次投料口在樁管中間以上部位；在樁位處鋪設(shè)少量碎石；
(3)邊振動(dòng)邊下沉至設(shè)計(jì)深度，每下沉0.5m留振30s；
(4)稍提升樁管使樁尖打開；
(5)停止振動(dòng)，灌料、直至灌滿為止；
(6)啟動(dòng)拔管，拔管前留振1min，以后邊振動(dòng)邊拔管，拔管速度需均勻且每拔管1m留振1min ；
(7)根據(jù)單樁設(shè)計(jì)碎石用量確定第一次投料的成樁長(zhǎng)度(約為樁管長(zhǎng)度一半)，進(jìn)行多次 反插直至樁管內(nèi)碎石全部投出；
(8)提升樁管，開啟第二投料口并停止振動(dòng)，進(jìn)行第二次投料直至灌滿；
(9)啟動(dòng)拔管，邊振動(dòng)邊上拔，并進(jìn)行多次反插，至管內(nèi)碎石全部投出；反插深度應(yīng)小于樁管長(zhǎng)度的一半；
(10)提升樁管高于地面停止振動(dòng)，進(jìn)行孔口投料(第三次投料)直至地表；
(11)啟動(dòng)反插，并及時(shí)進(jìn)行孔口補(bǔ)料至該樁設(shè)計(jì)碎石用量全部投完為止；孔口加壓至前機(jī)架 抬起，完成一根樁施工；
(12)碎石灌入量按每延米0.22～0.23m3計(jì)算；
(13)提升和反插速度必須均勻；反插深度由深到淺，每根樁反插次數(shù)視情況而定，一般不得 少于12次；
(14)施工過程中應(yīng)及時(shí)挖除樁管帶出泥土，孔口泥土不得掉入孔中；
(15)施工過程中應(yīng)記錄沉樁深度、制樁時(shí)間、每次碎石灌入量、反插次數(shù)等；
(16)施工過程中如發(fā)現(xiàn)土層中夾有大于1.0m厚的淤泥層或沉樁困難應(yīng)立即停工，并報(bào)告有關(guān) 部門及時(shí)處理；
(17)施工完畢，測(cè)量整平標(biāo)高，整理施工記錄。
5 質(zhì)量檢驗(yàn)
施工過程必須嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝，檢查施工記錄，施工完畢必須進(jìn)行檢測(cè)，以檢 驗(yàn)處理效果。
5.1 檢驗(yàn)方法
(1)單樁碎石灌入量檢查；
(2)對(duì)樁間土采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；
(3)采用瑞利波法(S∧SW)檢驗(yàn)復(fù)合地基效果。
5.2 檢測(cè)時(shí)間
在施工結(jié)束7d后即可進(jìn)行。
5.3 檢驗(yàn)頻率
(1)單樁碎石量檢查按規(guī)定頻率隨機(jī)抽查；
(2)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)以樁數(shù)的1%控制；孔位隨機(jī)布置，特殊地段適當(dāng)加密；
(3)瑞利波法按1點(diǎn)/40m，在中心線兩側(cè)各15m處交叉布點(diǎn)。
5.4 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
(1)單樁碎石灌入量應(yīng)不少于0.224m3/m；
(2)樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N63.5≥8擊，則認(rèn)為處理達(dá)到要求；
(3)瑞利波測(cè)試測(cè)出剪切波速Vs≥200m/s，則處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求；否則，應(yīng)加測(cè)標(biāo)準(zhǔn)貫 入試驗(yàn)，如N63.5≥8擊，方可認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求；
(4)如不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)查明原因并采取相應(yīng)措施。
