意大利北部碎石桩降低土壤液化的风险

在意大利北部费拉拉省，ICE正在进行一项精密的碎石桩工程，该工程由ICE的V230振冲器和500动力站来施工。第二套V230由提举振冲器的利勃海尔履带式吊机直接提供液压动力。一个大型仓库选址于2012年由于地震的原因而受到破坏的区域，这些桩基是这个仓库基础建设的一部分。在2个外部的碎石桩之间作业填充桩，把地基从周边恶劣的土壤条件中分离出来。在地震期间发现该区域水床下面有大量松散的沙壤土，对上面承建的建筑物会造成一定的损坏，为了防止此类事情发生，在此做的碎石桩有三层效果：
•土壤排水
•密实松散的砂卵石层
•加固无法密实的土壤并且促进排水
 
这1500根碎石桩每根总长20米，都有两个作用。最深5米的部分主要是用来密实下面液化及松散的砂土层，上面15米的碎石桩贯穿粘土层主要起排水作用。
 
底部密实是很有必要的，对受地震影响的土壤起着稳定性作用，并预防土壤的液化。
 
此次碎石桩采用底部喂料方式来作业。可升降的料桶往料斗里倒料，料斗放料由截止阀控制。泵送到输送管中的压缩空气阻止水和泥土进入底部喂料管，也不影响振冲器底部卵石沉积。振冲器不断地起降，直到碎石桩达到预计的宽度。
 
桩径700-800mm，每根桩石子填充量为4-5立方米，石子大小经过筛选。料斗容量1.7立方米，料桶容量0.6立方米。该项目选用的碎石直径范围是15-30毫米。这使填充过程更顺畅。若颗粒直径范围更大些（10-35/40毫米），则会更经济。
 
在此次碎石桩的应用中，振冲器由振动及压缩空气相结合的方式打桩。ICE工程师在该项目上增加了一个头锥水力喷射来穿透坚硬的砂层。在项目初始阶段，施工团队仅一个排班就完成了10根碎石桩的作业，随着经验的积累，生产效率有望进一步提高。
 
碎石桩的作业由机载电脑进行监控，记录作业时间、动力站的压力以及倒入料斗中的方量。振冲器振动所需的液压直接与土壤的密实度或者碎石桩的宽度相关。操作员在电脑上按下按钮去记录方量从而控制碎石的投置。这种方法帮助我们及时了解碎石落到地面的时间，并且计算出碎石桩的简况。 
 
下面是关于碎石桩概况的一个报告。红色表示深度，振冲器在振动的作用下穿透到土层下20米（液压须达到300bar），头锥水力喷射及压缩空气作业6.4分钟。10分钟之后，时间在16.4分钟时振冲器在最大压力（350bar）下开始操作。第一桶料倒入料斗里，1.5桶的碎石沉放在-20～-15米之间的位置上，剩下0.7桶的料填充于剩下的15米孔中做排水功用。

客户使用的压力空气排量在10～12 m³/min，工作压力接近12bar。水泵的排量90～120 m³/h，工作压力7.5～20bra。

降低地震沉陷和液化

当松散性达到一定的程度，无粘性的土壤（通常为沙土或者粉沙）经受强烈的地震地表运动，会发生液化的现象。当地震力激发饱和的颗粒层时，松散的土壤结构会收缩产生超孔隙水压，降低土壤的强度，这样就会导致土壤变得像粘性液体一样。
浅基础液化的后果包括承载能力降低、过度沉陷、横向摊铺以及土壤流失。深基础液化会导致侧向承载力降低、附加的下拉载荷，由于横向摊铺及土壤流失需要对桩基做额外的要求。
用岩土施工方法在原有的松散无粘性土上修复已经成为岩土工程的一个常见做法。地震排水可以降低适当土壤的液化，通过提供一个排水路径使得空隙压力在达到危险水平之前得到释放。振冲置换碎石桩和振冲密实通过置换和振动可以使松散的无粘性土壤深度致密。