振動沉管擠密碎石樁施工技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用

PAGEPAGE9振動沉管擠密碎石樁施工技術(shù)在公路施工中的應(yīng)用摘要：振動沉管擠密碎石樁是一項可以使地基的承載力增加，增強軟弱粘性土的整體穩(wěn)定性的地基處理技術(shù)。以南昌市西外環(huán)高速公路橋（涵）背加固處理工程為例，詳細介紹了振動沉管碎石樁原理，以及施工技術(shù)、質(zhì)量檢測、安全措施等施工方面的注意事項，可供類似工程提供借鑒。關(guān)鍵詞：振動沉管碎石樁；填料量；提管速度；留振時間0前言振動沉管擠密碎石樁簡稱碎石擠密樁，是一種軟土地基的處理方法。加固砂土、粉土地基，可以使地基的承載力增加，沉降量減少，防止地震液化的發(fā)生，同時亦可用于增大軟弱粘性土的整體穩(wěn)定性。南昌市西外環(huán)高速公路X6合同段為保證橋（涵）背填土質(zhì)量，減少臺后填土沉降造成的路面斷裂、臺后跳車等工程通病，對全線橋（涵）背采用碎石擠密樁進行加固處理。竣工后經(jīng)監(jiān)測，橋（涵）背路基穩(wěn)定，無臺后跳車?？梢?，碎石擠密樁能提高地基承載力，減少沉降量，防止地震液化的發(fā)生。此外，碎石擠密樁施工還可以改善施工條件，加快施工進度，降低工程造價，有著廣泛的應(yīng)用前景。振動沉管碎石樁原理碎石擠密樁是通過成樁過程中對周圍砂土、粉土層的擠密、振密作用和靠碎石的壓入獲得加固效果，使砂土、粉土層的密實度增加；同時設(shè)置的碎石擠密樁增強體，本身又是一個良好的排水通道，它的存在不僅有利于砂土、粉土層中超孔隙水壓力的消散，有效地增強土體的抗液化能力，而且在荷載的作用下，碎石擠密樁增強體又與砂土、粉土層共同承擔荷載作用，即形成碎石擠密樁復合土層。碎石擠密樁加固砂土、粉土地基的主要目的是提高地基土承載力，減少變形和增強抗液化性。加固原理如下：（1）擠密作用在成樁過程中樁管對周圍砂土、粉土層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管體積的土擠向樁管周圍的土層，使樁管周圍的土層孔隙減小、密實度增大。（2）排水降壓作用碎石擠密樁加固砂土時，樁孔內(nèi)充填反濾性好的粗顆粒料（碎石、礫石、卵石），在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水降壓通道，可有效地消散和防止超孔隙水壓力的增高，防止砂土、粉土產(chǎn)生液化，加快地基的排水固結(jié)。（3）預振效應(yīng)碎石擠密樁在成孔及成樁時，振動錘的強烈振動使填入料和地基土在擠密的同時獲得強烈的預振效果，對砂土、粉土增強抗液化能力是極為有利的。振動沉管碎石擠密樁特點是作業(yè)規(guī)范化、程序化、標準化，施工簡單，工藝流程清晰，操作者和管理者易于掌握。2振動沉管擠密碎石樁施工技術(shù)南昌市西外環(huán)高速公路橋（涵）背回填為水泥土和砂性土。橋涵背碎石樁均采用Φ300mm樁管，樁間距1.2m,梅花型布置每個橋（涵）背側(cè)，施工3排。2.1施工準備在碎石樁施工前首先平整場地，局部低洼處可填土或填碎石找平，再進行初壓，采用靜壓壓路機碾壓，確保樁機走行平穩(wěn)，其次進行材料準備、測量放線，實地標出打樁范圍與樁位，然后才開始碎石樁施工。施工準備施工放樣、確定樁位振動沉管打樁機就位檢查樁位、樁距振動沉管、成孔檢查豎直度、沉管邊拔管、邊振動、邊加料、邊成形檢查樁位、樁距施工準備施工放樣、確定樁位振動沉管打樁機就位檢查樁位、樁距振動沉管、成孔檢查豎直度、沉管邊拔管、邊振動、邊加料、邊成形檢查樁位、樁距檢查密實度打樁機移位施工勞動力安排：工班長1名，全面負責樁機施工；記錄員1名，負責擠密碎石樁記錄；安全員1名負責碎石樁施工安全；卷揚機司機2名操作卷揚機和樁機移位；投料員10名扶正碎石樁管及向管內(nèi)投料；電工1名，接通電源和維修樁機。2．2施工工藝沉管碎石樁的施工順序為：整平原地面——振動沉管打樁機就位——振動沉管——成孔——邊拔管、邊振動、邊加料、——反插留振——樁成形——打樁機移位。具體施工為：（1）、樁機就位。根據(jù)樁機走行鋼軌上標出的樁位標記，移動樁機，使樁機對準打樁線；啟動0.5t卷揚機，按照下橫梁上標出的樁位標記移動導向架，使樁管對準打樁點，并將卷揚機離合器剎緊；松動1t卷揚機離合器，人工合龍活瓣式樁尖，對準地面上標定的樁位。（2）、啟動樁錘電機使樁錘振動，樁管沿樁位下沉。（3）、灌碎石。根據(jù)樁深和試樁時確定的充盈系數(shù)（充盈系數(shù)＝碎石填料體積/沉管體積，一般在1.3-1.5之間）制作進料斗，按規(guī)定的灌碎石量將碎石裝入樁管內(nèi)，如果樁管一次容納不了應(yīng)灌入的全部碎石，剩余的碎石待樁管提升下料振動擠密一段時間后，再補充裝入。（4）、沉入過程中的振動擠密：第一次把樁管提升80-100CM，提升時樁尖自動打開，樁管內(nèi)的碎石料流入孔內(nèi)。（5）、降落樁管，振動擠壓15-20s。（6）、其后，每次提升樁管50CM，擠壓時間以樁管難以下沉時為宜。按上述方法往復升降壓拔樁管，直至所灌的碎石將地基擠密。沉管碎石樁施工工藝框圖（7）、完成該樁灌碎石量，樁管提至地面，進行下一根樁的施工。在以上各施工程序中，關(guān)鍵是施工中對水、電、料的控制，即上流程的下沉擠密過程和投料與提管過程。振動擠密過程是保證成樁質(zhì)量的關(guān)鍵，必須通過實驗確定振擠次數(shù)、電機的工作電流和留振時間等參數(shù)，每次投入碎石量及擠密后提升高度是保證成樁質(zhì)量的前提，為保證質(zhì)量，本著“少吃多餐”的原則進行加料，每次提升高度以套管樁尖不離開碎石面為宜，以防塌孔、縮徑、斷樁的發(fā)生，具體參數(shù)與地質(zhì)條件有關(guān)，因此必須通過實驗現(xiàn)場確定。2．3施工要點①、正式施工前應(yīng)進行成樁試驗，試驗樁一般為7~9根；②、正式施工時，要嚴格按照設(shè)計的樁長、樁徑、樁間距、碎石灌入量以及試驗確定的樁管提升高度和速度、振密擠壓次數(shù)和留振時間、電機的工作電流等施工參數(shù)進行施工，以確保碎石擠密樁樁身的均勻性和連續(xù)性；③、施工順序從四周邊開始向中心進行，相鄰兩樁必須跳躍間打；④、應(yīng)保證起重設(shè)備平穩(wěn)，導向架與地面垂直，垂直偏角不應(yīng)大于1.5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差不應(yīng)大于50mm，樁徑偏差控制在±20mm以內(nèi)，樁長偏差不大于100mm；⑤、邊振動邊下沉，通常每下沉0.5m留振30s；⑥、啟動拔管，拔管前留振1min，以后邊振動邊拔管，拔管速度需均勻且每拔管1m留振1min；⑦、碎石灌入量不應(yīng)小于設(shè)計值的95%（碎石灌入量按每延米不少于0.09m3計算）。=8\*GB3⑧、提升和反插速度必須均勻，反插深度由深到淺，每根樁在保證樁長和碎石灌入量的前提下，總反插次數(shù)一般不得少于12次。=9\*GB3⑨若地表水豐富或較軟弱，可先鋪一層碎石墊層，有利于排水，同時提高地基強度，便于機械和施工人員行走；=10\*GB3⑩振動成樁至地面時應(yīng)向下復振1m，確保地表不產(chǎn)生缺碎石的凹樁。3質(zhì)量檢測（一）石料的質(zhì)量控制。一是所有碎石都采用質(zhì)地堅硬、具有一定的強度、水穩(wěn)定性好、不易風化且級配良好的石料。二是碎石料含泥量≯10%，最大塊徑≯150mm。三是保證料場供應(yīng)質(zhì)量，每1000m3石料都要做一次上述各指標的抽樣檢測。（二）成孔時的質(zhì)量控制。樁管應(yīng)沿導向架，并始終保持同導桿平行，樁管發(fā)生偏斜須及時扶正，其垂直高度偏差不大于1.5%,成孔中心與設(shè)計樁位偏差不大于50mm，樁徑偏差不大于-20mm，樁長偏差不大于100mm。（三）成樁時的質(zhì)量控制。樁底留振時間不少于20秒，留振電流不小于80安培。制樁加密段長度不大于50cm，提管速度不快于1.0-1.5米/分鐘。反插次數(shù)每米不少于1次。反插留振從樁底開始，自下而上逐段進行，中間不得漏振。填料在加入時分批加入，不一次加料過量，嚴格防止斷樁和縮頸樁的發(fā)生。4沉管碎石樁的檢測按照規(guī)范要求，檢測試驗應(yīng)在碎石樁施工完成后，待樁體及樁間土超孔隙水壓力基本消除后進行。（一）檢測方法。對樁體的檢測采用重Ⅱ型動力觸探測試其密實度，每單元檢測數(shù)量為該單元施工數(shù)量的2%，且不少于3根；樁間土的檢驗采用標準貫入法和原狀土的相對緊密度試驗法，檢測點取單元樁體總數(shù)的3%，且不少于4點，樁間土質(zhì)量檢驗位置設(shè)置在等邊三角形的中心。碎石樁實測項目檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率碎石樁實測項目檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法和頻率樁距/mm±150抽查2%樁徑/mm不小于設(shè)計抽查2%樁長/m不小于設(shè)計查施工記錄豎直度/%1.5查施工記錄灌石量不小于設(shè)計查施工記錄5安全措施（一）確定安全生產(chǎn)目標，制定安全生產(chǎn)制度，落實安全生產(chǎn)責任制；（二）加強對施工人員的安全教育，樹立安全第一的思想，文明施工；（三）開工前清除一切施工障礙，清理地表障礙，妥善處理地下管線及空中管線，不留隱患；（四）機具開工前需進行檢測調(diào)試，確保安全可靠，施工中隨時檢查設(shè)備的完好率；（五）施工人員必須戴安全帽，統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)；（六）加強用電管理，嚴格執(zhí)行用電安全操作規(guī)程；（七）執(zhí)行安全施工值班制度，認真進行工前檢查、工中檢查、工后檢查。6效益分析（一）與傳統(tǒng)的振動沖孔碎石樁施工方法相比，因振動沖孔碎石樁是沖孔之后，直接向土孔內(nèi)投碎石；而振動沉管法為向沉管中投碎石，減少了沖孔器的提升距離和頻率，大大提高了施工（一）確定安全生產(chǎn)目標，制定安全生產(chǎn)制度，落實安全生產(chǎn)責任制；（二）加強對施工人員的安全教育，樹立安全第一的思想，文明施工；（三）開工前清除一切施工障礙，清理地表障礙，妥善處理地下管線及空中管線，不留隱患；（四）機具開工前需進行檢測調(diào)試，確保安全可靠，施工中隨時檢查設(shè)備的完好率；（五）施工人員必須戴安全帽，統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)作業(yè)；（六）加強用電管理，嚴格執(zhí)行用電安全操作規(guī)程；（七）執(zhí)行安全施工值班制度，認真進行工前檢查、工中檢查、工后檢查。6效益分析（一）與傳統(tǒng)的振動沖孔碎石樁施工方法相比，因振動沖孔碎石樁是沖孔之后，直接向土孔內(nèi)投碎石；而振動沉管法為向沉管中投碎石，減少了沖孔器的提升距離和頻率，大大提高了施工進度，工序合理，提高工效30%。（二）與傳統(tǒng)的振動沖孔碎石樁施工方法相比，因振勸沉管擠密法在沉管中完成碎石的投入，有效地防止了塌孔及斷樁事故發(fā)生；且碎石在沉管中振實擠密，樁徑得到了有效控制，垂直度有保障，施工過程更簡便，施工質(zhì)量也更加容易控制，節(jié)約材料費20%左右，勞動力10%左右，約降低成本25%。（三）與排水固結(jié)法相比，加固期短，可以采用快速連續(xù)加載方法施工，對縮短工期十分有利，且易就地取材，經(jīng)濟效益明顯。（四）充分利用天然材料，無污染，社會效益顯著。7結(jié)語振動沉管擠密碎石樁作為一項處理砂土、粉土地基處理技術(shù)，在道路施工過程中經(jīng)常使用。本文以南昌市西外環(huán)高速公路X6合同段為背景，從施工原理、施工過程以及質(zhì)量檢測、效益分析等方面，詳細介紹了該項技術(shù)的施工情況。實踐證明，通過上述措施加固橋涵背填土，有效的減少了臺后填土沉降，加速了臺后填土固結(jié)，杜絕了路面斷裂、臺后跳車等工程通病。參考文獻1.李風琴。軟土地區(qū)應(yīng)用沉管擠密碎石樁進行施工