振動(dòng)沉管碎石樁在公路軟土路基中的應(yīng)用

　　摘要：本文首選論述了振動(dòng)沉管碎石樁的加固機(jī)理，進(jìn)而詳細(xì)論述了振動(dòng)沉管碎石樁的施工工藝，第三論述了施工注意事項(xiàng)，最后論述了施工后的質(zhì)量檢測(cè)，以供參考。

　　關(guān)鍵詞：振動(dòng)沉管碎石樁,公路,軟土路基,應(yīng)用

　　1前言

　　振動(dòng)沉管碎石樁是近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種地基處理方法，其是在素(雜)填土、淤泥等軟土地基，用碎石樁進(jìn)行加固，構(gòu)成樁土共同作用的復(fù)合地基，以達(dá)到提高軟土地基的承載能力、降低基礎(chǔ)的沉降、防止砂土振動(dòng)液化等目的。由于該法具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、節(jié)省材料、成本低廉、無(wú)污染等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于地基處理與加固工程中，是目前處理軟土地基的一種主要方法。

　　2振動(dòng)沉管碎石樁的加固機(jī)理

　　振動(dòng)沉管碎石樁是在振動(dòng)機(jī)的振動(dòng)作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計(jì)深度，套管入土后，對(duì)樁間土產(chǎn)生很大的橫向壓力，土體產(chǎn)生徑向位移，擠密了套管周圍土體，然后投入碎石，再將碎石排入土中，通過振沖器振動(dòng)，使周圍土體內(nèi)超靜孔隙水壓力升高，使土的孔隙體積減少，密實(shí)度增加，從而降低了土的液化的可能性，多次循環(huán)后就成為了碎石樁。樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力和防止砂土振動(dòng)液化。實(shí)踐證明，裝在容器中的散粒物質(zhì)受到一定的振動(dòng)作用或敲擊就會(huì)產(chǎn)生沉陷和密實(shí)，同樣，飽和松散砂土受到振動(dòng)時(shí)抗剪強(qiáng)度迅速降低，一定范圍內(nèi)受振顆粒在自重及上覆壓力作用下，重新排列致密。

　　3振動(dòng)沉管碎石樁的施工工藝

　　3.1 施工準(zhǔn)備

　　3.1.1場(chǎng)地平整

　　1.清理整平施工場(chǎng)地，清理表面腐植土層30cm，消除高空和地面障礙物;

　　2.鋪筑墊層，進(jìn)行樁位放樣，樁間距及形式應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，樁間距允許偏差為±10cm。

　　3.為方便施工，實(shí)際地形、平整場(chǎng)地、場(chǎng)地的外邊緣要伸出設(shè)計(jì)最外緣樁孔5m。

　　3.1.2機(jī)械設(shè)備

　　碎石樁采用振動(dòng)樁機(jī)振動(dòng)成孔，樁機(jī)應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長(zhǎng)及加固工程與周圍建筑物(民房)的距離相適應(yīng)做出選擇。

　　3.1.3 施工材料選擇

　　碎石樁碎石填料應(yīng)采用未風(fēng)化、抗浸蝕的干凈礫石或軋制碎石，粒徑20～50mm，最大粒徑應(yīng)≤50mm，含泥量不得大于5%，內(nèi)摩擦角不小于38°。

　　3.1.4 現(xiàn)場(chǎng)工藝性試樁

　　施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制樁試驗(yàn)和必要的測(cè)試，便于確定主要技術(shù)參數(shù)，即確定反插次數(shù)和樁尖直徑，以保證大面積施工質(zhì)量。應(yīng)選擇符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求的石料進(jìn)行試樁，并記錄制孔、清孔、制孔時(shí)間和深度、鉆進(jìn)速度(m/min)、壓入碎石量及電流變化等，以選定科學(xué)合理的施工技術(shù)參數(shù)。

　　在試樁過程中，對(duì)不理想的試樁結(jié)果，應(yīng)采取相應(yīng)對(duì)策重新試樁，直到選定最佳的技術(shù)參數(shù)。試樁常見問題及對(duì)策見表1。

　　3.2 施工工藝流程

　　振動(dòng)沉管碎石樁施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量、放樣、布樁→指揮對(duì)樁→沉管造孔→向提料斗進(jìn)料→逐段加密成樁→單樁施工結(jié)束。

　　3.3 施工要點(diǎn)

　　3.3.1 測(cè)量定位

　　1.按照設(shè)計(jì)圖紙認(rèn)真復(fù)核，現(xiàn)場(chǎng)用經(jīng)緯儀和50m鋼尺打點(diǎn)定位，并做好標(biāo)識(shí)。

　　2.施工順序一般采用由里向外、由一邊推向另一邊的逐排施工。

　　3.為減少制樁對(duì)原土基的擾動(dòng)，則應(yīng)采用間隔跳打方式，或者從四周向中間逐行打。同時(shí)，路基外側(cè)最好打2-3排保護(hù)樁。

　　3.3.2 打樁機(jī)就位

　　1.將打樁機(jī)按施工計(jì)劃移至樁位，將樁管向下垂移，使樁尖對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，繼續(xù)向下垂移樁管至樁尖入土。

　　2.打樁機(jī)就位后，應(yīng)檢查打樁機(jī)是否平穩(wěn)，導(dǎo)向架是否與地面垂直。要求垂直偏差≤1.5%，成孔中心與設(shè)計(jì)樁位偏差≤50mm，樁徑偏差控制在20mm以內(nèi)，樁長(zhǎng)偏差不大于10cm。

　　3.3.3 振動(dòng)沉管

　　1.打樁機(jī)按樁點(diǎn)就位后，各項(xiàng)要求均滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，即可開機(jī)進(jìn)行振動(dòng)沉管作業(yè)。先靜壓沉管至樁管不能再向下移動(dòng)時(shí)即啟動(dòng)振動(dòng)錘振動(dòng)沉管直至樁尖進(jìn)入持力層，并達(dá)到設(shè)計(jì)深度后停止。

　　2.沉管速度不宜過快，沉管速度宜為0.5～1.2m/min。

　　3.3.4 灌注碎石

　　1.沉管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行碎石灌注作業(yè)，將碎石由加料口注入樁管內(nèi)。

　　2.灌入量按樁身理論方量值與充盈系數(shù)計(jì)算，但不應(yīng)少于設(shè)計(jì)值的95%;填料應(yīng)分批加入，且不宜一次加料過多。

　　3.3.5 拔管成樁

　　1.振動(dòng)沉管碎石樁的拔管作業(yè)、振動(dòng)作業(yè)應(yīng)與沉管灌注作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，其程序?yàn)椋涸�位振�?dòng)→振動(dòng)拔管→振動(dòng)反插→振動(dòng)拔管→再次灌料→第二次振動(dòng)，以此為循環(huán)周期直至設(shè)計(jì)樁標(biāo)高，完成一根樁的施工作業(yè)。

　　2. 樁管灌入碎石后，應(yīng)先振動(dòng)5-10s后再拔管，拔管的提升速度宜控制在5～8cm/min。

　　3.應(yīng)控制拔管速度，不能過快，否則會(huì)導(dǎo)致成樁直徑較小，甚至產(chǎn)生縮徑或斷樁，也不能過慢，過慢則振動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使得樁體下部細(xì)顆粒材料含量較多。一般，拔管速率應(yīng)控制在1m/min以內(nèi)。

　　4.拔管時(shí)，保持管內(nèi)填料高于成樁頂面，缺料時(shí)用提升料斗從加料口加料。

　　5.每拔管1.5m反插0.5 m，每次反插結(jié)束時(shí)留振10s，最后用空管反插至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，將樁頂壓實(shí)。

　　3.3.6 移動(dòng)樁架至下一孔位，重復(fù)作業(yè)。

　　4 施工注意事項(xiàng)

　　4.1 施工時(shí)要注意電、料的控制。電主要是控制振密過程中的密實(shí)電流，當(dāng)電流達(dá)到一定的不變值，表明樁體的密實(shí)度接近飽和;在成孔過程中，記錄各深度的時(shí)間、電流值，記錄的次數(shù)應(yīng)不小于1~2m/次。料要注意加料不得過猛，每批不宜加得太多，每振密段也不宜太長(zhǎng)(≤50cm)。

　　4.2樁底留振時(shí)間不少于20s，留振電流不小于80A。制樁加密段長(zhǎng)度不大于50cm，提管速度不快于1.0～1.5m/min。反插次數(shù)每米不少于1 次。填料量應(yīng)滿足0.7~ 0.8 m3 的要求。

　　4.3 施工結(jié)束后，應(yīng)將基底標(biāo)高下的松散層挖除或夯壓密實(shí)，隨后加鋪20cm厚的碎石墊層，以利于排水。

　　5 施工后的質(zhì)量檢驗(yàn)

　　施工質(zhì)量檢驗(yàn)，主要采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)。另外，當(dāng)樁體質(zhì)量全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求和相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，還要驗(yàn)證復(fù)合地基的力學(xué)性能是否滿足設(shè)計(jì)提出的要求，例如：承載力特征值、變形特性(總沉降量、差異沉降量)、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即加固效果檢驗(yàn)，主要采用的是單樁載荷試驗(yàn)。

　　5.1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，主要是對(duì)樁徑、樁距、樁長(zhǎng)、垂直度以及投料數(shù)量的檢查。具體的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的項(xiàng)目、數(shù)量及要求見表2。

　　5.2 重Ⅱ型動(dòng)力觸探檢測(cè)，要求檢測(cè)頻率為2%，每貫入深度10cm擊數(shù)≥5擊為合格，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見表3。

　　5.3 單樁載荷試驗(yàn)：可按每200～400根隨機(jī)抽取一根進(jìn)行檢驗(yàn)，但總數(shù)不得少于3根。

　　5.4 復(fù)合地基栽荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)小于總樁數(shù)的0.5%，且每個(gè)單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn)。

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