王佳建
中铁二十三局集团第二工程有限公司 黑龙江省齐齐哈尔市 161000
摘要:我国交通运输行业飞速发展，后来佳器，到“十三五”期末，公路通车里程约500万公里，其中高速公路约16万公里，均居世界第一。“十四五”规划还将建设高速公路两万多公里，国家公路建设任务依然繁重，影响工程质量的因素仍然很多，比如软土地基处理和加固就是比较重要的课题。本文简述碎石桩在软基处理中的应用以及利用工程实例探讨方案比选中如何节约成本。
关键词：公路工程;碎石桩;软土地基;成本比选
1 引言
软基处理是工程施工前原始的基础环境不够坚固，无法满足承载需求，为防止出现不均衡的沉降影响工程最终使用而采取的处理方法，使其足够坚固以满足工程稳定性及耐久性的刚性需求，比如公路工程中因软基处理不善而造成后期路基沉降、路面破坏坑洼，从而影响行车安全。
软基处理的方法有很多种，比较常见的是换填、强夯、排水固结以及复合地基等，其中复合地基主要有碎石桩、水泥搅拌桩、粉喷桩等方式，其中振冲式碎石桩的使用较为常见，且经济性较强。本文将结合实际工程案例从施工工艺、方案比选对成本的影响等方面加以说明。
2 碎石桩施工原理、施工工艺及常见问题分析
2.1施工原理
1937年德国KELLER（凯勒）公司成功研制出具有振冲功能可以挤压密实软土的初代机具模型，到了20世纪60年代，国内开始使用振冲法来加固软土地基，因为填筑材料为碎石，所以称其为碎石桩。
碎石桩的施工原理主要还是对不同摩擦系数的材料的置换作用，即将不稳定的、地基承载力小的松散土体置换为碎石，在此基础上挤密压实，增大材料间摩擦力，变相增强施工区域土体抗剪切性质，满足工程质量和安全要求。
2.2施工工艺
施工工艺流程图见图1。
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图1 振冲式碎石桩施工工艺流程图
2.3常见问题分析
振冲式碎石桩施工过程中的一些常见问题多发生于造孔、清孔、灌注、振动四个方面，施工前要特别注意，详见表1。
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3 实际应用及成本比选
3.1实际应用
3.1.1工程概况
中铁二十三局二公司深圳某高速公路项目路基工程k57+600~
k57+892段原地貌为全部混凝土地面硬化的顺达厂房，由于前期未拆除时期无法进行地质钻探，所以原设计此段路基工程为直接填筑土方施工，填筑平均高度约为7米，另外此段路基工程上空有两处220千伏高压线横穿线路，高压线距原地面30米。
待拆除厂房、凿除混凝土硬化地面后发现地下为杂填土，项目部向监理和业主上报拆除后实际地质情况，监理和业主现场核实后要求设计单位进行地质情况勘探，勘探结果4米-8米为杂填土，9米-14米为素填土，14米以下为微风化花岗岩，其中杂填土与素填土中含水量比较大，如继续按照原设计施工，可能会造成后期路基不均匀沉降，因此必须进行软基处理，面积为17224平方米，项目部计划采用强夯结合碎石桩进行软基处理的施工。
3.1.2方案及成本比选
针对此段路基，项目部通过进一步多方沟通商讨以及结合现场实际情况共形成三套解决方案及收益情况：
方案一：在路基两头以及高压线影响范围内设置碎石桩，碎石桩处理面积为5326平方米，碎石桩桩间距为1.5米，采用梅花布置，平均桩长为14米。其余11898平方米采用直接强夯处理，强夯夯点布置成正方形，第一遍夯点间距为5米,第二遍夯点位于第一遍夯点之间，第三遍夯点位于第一、二遍夯点之间。前三遍夯击能取6000KN*m,三遍点夯结束后全面低能满夯一遍，满夯夯击能取1500KN*m。
方案一收益情况如表2：
方案二：在路基两头设置碎石桩，碎石桩处理面积为3260平方米，碎石桩桩间距为1.5米，采用梅花布置，平均桩长为14米。两处高压线影响范围内采用挖除杂填土，平均挖除3米深，挖除面积为2065平方米，挖除后再采用强夯处理。其余11898平方米采用直接强夯处理，强夯夯点布置成正方形，第一遍夯点间距为5米,第二遍夯点位于第一遍夯点之间，第三遍夯点位于第一、二遍夯点之间。前三遍夯击能取6000KN*m,三遍点夯结束后全面低能满夯一遍，满夯夯击能取1500KN*m。
方案二收益情况如表3：
方案三：在路基两头设置碎石桩，碎石桩处理面积为3260平方米，碎石桩桩间距为1.5米，采用梅花布置，平均桩长为14米。其余13964平方米采用挖除杂填土，平均挖除3米，挖除面积为13964平方米，挖除后再强夯处理，强夯夯点布置成正方形，第一遍夯点间距为5米,第二遍夯点位于第一遍夯点之间，第三遍夯点位于第一、二遍夯点之间。前三遍夯击能取6000KN*m,三遍点夯结束后全面低能满夯一遍，满夯夯击能取1500KN*m。
方案三收益情况如表4：
3.1.3结论
通过对以上三种方案进行经济分析后，很容易看出第一套方案收益较高，因为方案一中碎石桩工程比较多，其利润最高，而方案二和三均减少了碎石桩的工程量，虽然增加了杂填土挖除的工程量，但由于深圳地区的特殊性，土方弃置需要运输到惠州进行，挖除土方的利润并不可观，与碎石桩将近50%的利润来比相对较低，因此此项目积极与建设单位沟通，从施工工期、实施难易程度、文明环保要求及地方述求等方面进行阐述，最终使建设单位接受了第一套方案，利用碎石桩进行软基处理形成利益最大化。
4 结语
《论语》中说：“工欲善其事，必先利其器。”碎石桩施工对于软基处理工程可以说是一件“利器”。本文通过实际工程举例，阐述碎石桩的在施工工艺和经济效益两方面的优点，证明碎石桩施工在软基处理中的效果显著，为同行日后的施工提供有价值的参考。
参考文献
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