碎石樁加固路基施工技術(shù)
2015-12-03
根據(jù)原施工圖設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)際情況，寧道高速公路第七合同段存在有大量的深厚層軟土，通過對換填、拋石擠淤、碎石樁加固等幾種方案進(jìn)行比選，最終確定采用比較經(jīng)濟(jì)的碎石樁加固地基的方案對原深厚層軟土進(jìn)行處理。用碎石樁加固軟弱地基的方法自提出以來，世界各地得到了廣泛應(yīng)用。我國從開始進(jìn)行這一方法加固軟土地基的應(yīng)用研究，成功加固了許多軟土地基。該法施工簡便、快速，是一種較經(jīng)濟(jì)合理的加固松、軟土的技術(shù)。
一、振動(dòng)沉管碎石樁的性能與特點(diǎn)
深厚層軟土處理方法有預(yù)壓、粒料樁、加固土樁和綜合（組合）處治，粒料樁是采用碎石、砂礫、砂廢渣等散粒材料做成樁料，如碎石樁、砂樁等。用粒料樁加固地基主要是通過粒料在地基中形成密實(shí)樁體和擠密作用，與原地基構(gòu)成復(fù)合地基，從而達(dá)到提高地基承載力減少沉降和不均勻沉降的作用。碎石樁用碎石做成樁料，該法適用于不排水抗剪強(qiáng)度大于20 kpa的軟土地基，具有良好的透水性，可加速地基固結(jié)，使地基承載力達(dá)到使用要求，碎石粒徑為2～5cm。碎石樁施工可采用振動(dòng)沉管法、水振沖法。振動(dòng)沉管碎石樁采用振動(dòng)沉管法，是干法施工，其原地基的十字板抗剪強(qiáng)度應(yīng)大于10kpa，特點(diǎn)是技術(shù)可靠、機(jī)具設(shè)備簡單、操作技術(shù)易于掌握，可節(jié)省三材、加快施工速度節(jié)約投資。
二、工藝原理
1.砂土擠密
振動(dòng)下沉樁管時(shí)，其周圍砂土受到橫向擠壓，使其孔隙比減小，密度增大。然后在成孔中加入碎石并進(jìn)一步振動(dòng)壓實(shí)，擴(kuò)大孔徑，從而使周圍土體再擠壓，達(dá)到增加地基承載力的目的。
2．粘土置換
通過碎石進(jìn)入軟粘土置換同體積土體，既擠密周圍土體，又形成豎井加快軟土的排水固結(jié)時(shí)間，使天然地基形成“復(fù)合地基”，從側(cè)提高了軟粘土的地基承載能力。
三、施工工藝
振動(dòng)碎石樁是利用振動(dòng)打樁機(jī)，在振動(dòng)頭下加設(shè)套管，利用振動(dòng)力將樁管壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高，將碎石灌入土中經(jīng)反復(fù)振動(dòng)，擴(kuò)徑并致密的一種方法。在施工前應(yīng)進(jìn)行實(shí)地制樁試驗(yàn)，試驗(yàn)樁數(shù)一般為7～9根，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，如發(fā)現(xiàn)不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)會(huì)同設(shè)計(jì)單位予以調(diào)整樁間距和碎石灌入量等參數(shù)，重新試驗(yàn)或改變設(shè)計(jì)。
1.工藝流程（荷葉瓣法）
施工工藝流程如右圖。
1．1機(jī)具定位
將打樁機(jī)就位，合攏活瓣樁尖，將樁管向下垂移，使樁尖對準(zhǔn)標(biāo)記，繼續(xù)向下垂移樁管至樁尖入土。調(diào)整樁機(jī)塔架，使樁管與地面基本垂直。
1．2振動(dòng)沉管
樁管對位之后，即可進(jìn)行沉管作業(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)鍾振動(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。
1．3灌注碎石
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)，灌入量按樁身理論方量值與充盈系數(shù)計(jì)算。
1．4拔管成樁
振動(dòng)沉管碎石樁的拔管作業(yè)與沉管灌注作業(yè)相關(guān)，其程序?yàn)椋涸徽駝?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)（反插次數(shù)及反插深度以滿足樁身設(shè)計(jì)橫截面積為控制依據(jù)）。
2.操作要點(diǎn)
2.1振密電流是保證質(zhì)量的關(guān)鍵要素，使用打樁機(jī)，振密電流必須在允許范圍內(nèi)方能達(dá)到要求，電源電壓應(yīng)控制在380V±10V。
2．2下料要均勻，不宜過多，原則上要“少吃多餐”，適量勤加。
2．3成孔和下料要及時(shí)，當(dāng)停留時(shí)間較長時(shí)須重新沉樁擴(kuò)孔后再下料。
2．4填料擴(kuò)徑，是由振動(dòng)鍾的振動(dòng)力所控制。因此，在正式施工之前，必須通過試打若干樁，用以確定擴(kuò)徑至設(shè)計(jì)要求直徑所需的振動(dòng)力。
2．5控制好樁與樁之間的間距，觀察土體隆起速度和高度，密切注意觀察樁頂和自然地面變化狀況。
2．6控制好樁管入土的垂直度，一般控制在1.5%以內(nèi)。
2．7做好現(xiàn)場施工記錄，嚴(yán)格控制每根樁的碎石充盈系數(shù)，一般控制在1.2，避免先期大后期小的不良現(xiàn)象，以增加樁的均勻性。
2．8樁身拔管
2．8．1先振動(dòng)5～10秒后再行拔管，應(yīng)邊振邊拔，每拔高0.5~1m左右懸振停振，如此反復(fù)直至全管拔出。
2．8．2管內(nèi)灌入碎石高度需大于1／3管長，方可開始拔管，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)碎石的灌注量統(tǒng)計(jì)，以防超灌或少灌。
2．8．3拔管速度要均勻，一般為0.2m/s（平均速度）。
2．9軟粘土中施工碎石樁
若加固地基為松散的砂土層，施工沉管碎石樁打時(shí)，可在套管下端加設(shè)活動(dòng)的荷葉瓣進(jìn)行施工，入土?xí)r荷葉瓣合攏，在管內(nèi)加入碎石料下振動(dòng)提升即可完成施工。但若在飽和淤泥質(zhì)粘土內(nèi)進(jìn)行碎石樁加固時(shí)，則不宜采用荷葉瓣施工，因?yàn)橛倌嗪吞坠苤g形成很大粘聚力，拔管時(shí)下部容易形成真空產(chǎn)生負(fù)壓，致使已
成孔收縮，活葉瓣無法打開。此時(shí)，應(yīng)選擇在套管頭加設(shè)一預(yù)制砼樁頭，使套管兩端形成開口，消除負(fù)壓。其施工過程見下圖。
四、工程材料
振動(dòng)沉管碎石樁填料為不溶于地下水或不受侵蝕影響的硬骨料，一般采用礫石、碎石、卵石、礦渣等，碎石的粒徑為2～5cm，卵石的粒徑可以大至2～7cm，各項(xiàng)填料的含泥量不得大于5％。
五、質(zhì)量檢測及控制
1.施工質(zhì)量檢查
施工前應(yīng)設(shè)置試驗(yàn)區(qū)，通過試驗(yàn)確定各項(xiàng)參數(shù)。加固后應(yīng)進(jìn)行路基現(xiàn)場檢測，
一般選擇在樁和樁之間形成三角形或正方形的中間通過承載板堆載加壓檢測。砂土地基在成樁后的20天進(jìn)行，粘土地基在成樁后40天后測試，冬季應(yīng)再延長10天左右。
2.質(zhì)量控制
2．1碎石質(zhì)量控制。應(yīng)選擇石質(zhì)良好的石子，碎石粒徑一般控制在5厘米以內(nèi)，碎石干容重為18.7kN/m3 。
2．2現(xiàn)場必須做好進(jìn)料記錄，計(jì)量要準(zhǔn)確，確保碎石灌入量滿足設(shè)計(jì)要求。
2．3嚴(yán)格控制振動(dòng)擠密次數(shù)及電動(dòng)機(jī)功率。
2．4施工中應(yīng)進(jìn)行成樁檢查。一般每100根抽查1～根。主要檢查樁體是否成形完整，擴(kuò)徑是否滿足設(shè)計(jì)要求。
2．5碎石樁施工完成后，必須對地基進(jìn)行復(fù)合承載試驗(yàn)，以最后確定地基處理效果。
2．6施工過程中堅(jiān)持“三檢”制度，合格后方可進(jìn)行下一道工序的施工。
振動(dòng)沉管碎石樁施工中遇到的問題及應(yīng)對措施
六、振動(dòng)沉管碎石樁施工中遇到的問題及應(yīng)對措施
1.樁體密度不夠時(shí)，放慢振密提升速度，增加反插次數(shù)，增大填料量。
2.樁位偏移超標(biāo)：避免該問題出現(xiàn)的方法就是應(yīng)使沉管對準(zhǔn)樁位，控制初始下沉速度，保持沉管懸重狀態(tài)下沉。
3.砂石灌入量不小于設(shè)計(jì)值的95%，如不能順利下料，可適當(dāng)往管內(nèi)加水。
結(jié)束語
深厚層軟土是一個(gè)普通的現(xiàn)象，處理的各種技術(shù)方案也已相對成熟，但從經(jīng)濟(jì)性、適用性以及施工的方便性等分析，采用碎石樁加固深厚層軟土不僅可以加快施工進(jìn)度，在質(zhì)量方面也能達(dá)到很大的保證。
