采用振冲碎石桩加固软土路堤的复合地基施工技术-论文.pdf

第24卷增刊天津建设科技市政公用建设采用振冲碎石桩加固软土路堤的复合地基施工技术口文／张冬艳陈晓雪摘要：筑于软土地基上的路堤变形大部分来自软土地基，必须采取有效的工程措施进行加固处理。文章介绍了振冲碎石桩加固复合地基的加固机理及有关设计、施工和检验方法。主要是按照碎石桩和桩间软土的工程特性及其相应的指标参数以及工程要求等，确定加固的具体原则和有关工艺参数，使所构筑的碎石桩复合地基能充分满足工程要求，既经济又合理。关键词：振冲；碎石桩；复合地基；软土1工程概况零星分布，厚度0．3～O．9m；某高速穿越的地貌单元复杂，为低中山及丘陵地2)粘土、亚粘土，褐黄色，湿，可塑，厚度0．6～1．9m；貌，问夹高差及范围不等的山间盆地和狭长河谷，地形3)淤泥，深灰色灰黑色，湿，软塑状，局部呈淤泥起伏变化较大。海拔标高650～1050m，相对高差质土，层项埋深0．7～1．2m，厚度变化较大，标贯试验350~400m。公路沿线抗震设防烈度为6度，地震动峰l6次，Ⅳ=l～3击，平均1．5击，<40kPa。值加速度为0．05g，近期地震活动相对较弱。区域属亚3地基加固方案选择热带季风气候，四季分明，温和湿润，平均气温在3．1加固目的18．4～19℃，极端最高气温可达38~41．2℃，极端最1)提高地基承载力，使复合地基承载力>120kPa。低气温-4．8～6．5℃。区域内地表水系十分发育，补给2)减少地基沉降量，将地基工后残余沉降量控制来源主要为大气降水，其次为残坡积层及冲洪积层孔在10~20am。隙潜水，溪河流水常年不衰。水质较好，一般对混凝土3．2方案比选不具腐蚀性。1)袋装砂井。该方法虽价格较廉，但施工需逐级加设计行车速度80km／h，路基宽度24．5m，分离式路荷固结，施工进度慢。工后沉降要小于设计限值，固结基单幅12．5in；设计载荷汽车超20级，挂车120级。期时间较长，不满足要求，不宜采用。路基工程的主要工程量：软基处理左右线路长度2)强夯法。具有施工简便、工期短、施工速度快、造560m；填筑方38万m。；挖方49万m。。价低等优势；但不适合饱和软土地基，不宜夯实，在技2工程地质情况术上不宜采用。软土路段主要位于沟谷内，上部为水田积水，表层3)换填法。通常被视为最直观有效的地基处理方多为耕植土，分布淤泥、淤泥质土，厚度一般为2．0～案。场地软弱层厚度平均9m，若采用换填法，将发生大4．0m，性质差，强度低，影响路基稳定，易引起不均匀沉量的弃土和填土，增大工程量且地下水位以下土层在降。路基的过大沉降与不均匀沉降给高速行车带来极挖填过程中需采取降水措施，但由于存在施工难度大，大不便，需要对软弱路基进行加固处理。造价高等不利因素，也不宜采用。区内地层情况从上至下为：4)振冲碎石桩法。是一种使用范围较大的地基处1)人工素填土，褐色、黄褐色、粘土、粉土为主，含理方案，施工速度快，造价低，技术安全可靠且有提高碎石土15％~25％，稍湿，松散～稍密，局部为杂填土，地基强度、减小地基沉降和消除地基液化效果明显等60 市政公用建设第24卷增刊张冬艳，等：采用振冲碎石桩加固软土路堤的复合地基施工技术优点。但振冲法存在施工中用水量大和排污的缺陷，受测量放线，测量地面整平后的标高。场地环境的制约较大。针对本工程的具体情况，水源和布设桩位，桩间距及形式按设计文件，桩间距允许排污问题均可解决，故最后采用振冲碎石桩法方案。偏差为±10cm。4碎石桩方案设计在灌注桩和构造物基础施工前必须完成碎石桩。根据加固后地基应达到的承载力标准值、加固前在灌注桩两侧布设桩位时，应预留钻孔灌注桩施地基的承载力标准值、土的压缩模量等资料进行设计，工位置，预留净距为140cm。确定桩长、桩径、桩问距等参数，见表1。6．2机械设备、材料表1地基基本资料采用ZCO一30型振冲器2套，QY-16T汽车吊l台，加固前地基加固后复合地基ZL50C装载机l台，潜水泵(3kW)和泥浆泵(7．5kW)各承载力fa／kPa土层压缩模量／MPa承载力标准值／kPa2台，高压清水泵(22kw)l台。9OI4．O512O碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石，粒径宜4．1桩长和桩径为20~50mm，含泥量不应>10％。碎石桩桩长应穿透软弱层，深入持力层不少于1m。采取安全措施，编写安全操作条例，经驻地监理工桩顶铺设300IIlIl厚密实砂垫层。碎石桩桩径取80cm。程师审批后方可施工。4．2桩距布置6．3现场工艺性试桩碎石桩采用正三角形布置，由于本工程为粘性土在施工之前，为了根据现场实际情况，确定各种地基，桩间距按式(1)计算，即操作技术参数，以保证大面积施工质量，必须进行成桩S=d(1／m)／1．05(1)试验，驻地监理和总监办驻现场人员都要在现场。m=(nk—f／(力一1)f=(120—90)／(3一1)90：0．1667；1)确定各项技术参数。造孔电流、加密电流、造孔桩土应力比／3可取2～4，本工程取3。水压、加密水压、加密段、流振时间、施工工艺的确定。S=d(1／m)／1．05=1．866(m)2)试桩位置的选择。经监理工程师同意，可根据软根据计算结果，本工程碎石桩桩距为180cm。土厚度选择1处有代表性土质情况的位置进行试桩，4．3布桩范围每处不少于5根(在路线范围内，按施工图布设)。路堤坡脚两侧各放出宽度为5m。3)试桩检测项目试桩时现场记录的内容。5路基振冲加固后的稳定与沉降(1)施工单位、日期、施工负责人、技术负责人，驻地路基以振冲碎石桩加固后形成复合土体，其相应监理工程师、总监办驻现场工作人员。的抗剪强度指标按下式求得(2)根据试桩结果选定技术参数。tanⅣtanq~D十(卜W)tanq~(2)造孔电流l10A，加密电流90A，造孔水压0．5～C~,-(卜／／1)(3)0．8MPa，加密水压0．4～0．7MPa，加密段30~50cm，流=m根据原土与碎石桩的强度指标、碎石桩的振时间10S。置换率和桩土应力比即可求出复合土体强度指标。进行载荷试验时，要求成桩15d后进行单桩复合和，在根据原土和复合土体的强度指标，通过圆弧地基承载力试验以及桩身密实度检验(采用重II型动条分法求得路基的整体稳定安全系数F=1．2>1．1满力触探法)，并分析单桩承载力与贯入量10cm时锤击足规范要求。数的关系。若同一根桩先做动力触探，再做复合地基承振冲碎石桩加固路基的沉降：S，可近似作载力试验。为成层土地基。按分层总和法计算，根据路基土沉降特4)试桩报告提交的内容：性指标、碎石桩的置换率、桩土应力比以及路基内的附加应力分布，可算出路基加固后沉降量。(1)地质情况简介；(2)施工情况简介；6振冲碎石桩施工质量控制与管理(3)检测资料内容；6．1施工准备编写施工组织设计，驻地监理组审查，监理组提出①桩身密实度检验；书面审核意见，报总监代表审批同意后方可施工。(2)桩长检验结果；清理平整场地，消除高空和地面障碍物。⑧载荷试验汇总表(包含载荷P—s曲线，S—t曲6J 市政公用建设第24卷增刊天津建设科技线)。63．5kg，自由落距76cm，探头直径74mm，锥角60。，6．4碎石桩施工按每贯入10cm为一阵锤击数计算。贯入试验N=63．5≥6．4．1工艺流程7击为合格。施工工艺流程见图1。单桩复合地基静载试验是基底放置一圆形承压板，压板面积为l根桩承担的处理面积，压板上放置油压千斤顶，千斤顶所需的反力由袋装砂堆重平台承担，逐级加载，并观测读取压板的沉降数据，经过分析计算确定复合地基承载力能否达到设计要求。最大试验载荷不小于设计值2倍。7．2检测时间在施工结束30d后进行。7．3检测频率单桩碎石灌入量检查按规定频率，随机抽查；按设计要求，检测点数量不小于总数的2％，动力触探试验和图1振冲碎石桩施工工艺流程复合地基检测；各占桩数的1％控制，孔位随机布置，特6．4．2成桩顺序殊地段适当加密。定位一造孔一清孔一填料一振密一成桩。7．4检测结果。6．4．3施工步骤检测结果表明，碎石桩桩长、桩径、密实度以及复合地基承载力均达到要求。该段路基数月后观察表1)定位。施工放样，定出碎石桩的具体位置，然后明，软基路段情况很好，业主和监理很满意。吊车就位，起吊振冲器，对准定位点，振冲器的对点由经纬仪进行控制。8加固处理效果2)造孔。对准桩位后，给操纵台信号，操作人员启1)本地段地基采用振冲碎石桩法处理后效果明显，动振冲器，待电流值下降后，再打开水源开关，启动水加固后地基承载力大为提高，路堤稳定性好、沉降量泵，使造孔水压达到0．5～0．8MPa。当振冲器贯入自上小，排水固结大大加快，沉降期缩短。而下跳动时，表明它已达到下持力层。2)振冲碎石桩法施工造价低，与换填法比较，节省3)清孔。孔内泥浆密度较大，不利于制桩，需要清工程造价约28％。除，做法是将振冲器反复升降，冲出泥浆，次数视地质3)该方法处理地基施工快速、简便，由于施工速度情况而定，以达到孔道畅通为准。快，大大缩短工期。实践证明，采用振冲桩处理地基，充4)制桩。提出振冲器，向孔底填入碎石，振冲器振分发挥振冲碎石桩的排水、减压、垫层、置换、加筋、挤冲密实，然后再填入碎石，振冲器再次振密，直至达到密等多重作用，保证了工程质量、降低造价，施工速度地表标高。填料时，振冲器仍需振动射水，水压可适当快，取得较好的效益。减小；填料连续不断地从振冲器四周进入孔内，直到振口■冲器工作电流满足设计要求，才允许将其提升，每次提升的高度为30~50cm，逐段加密至孔口，形成一根完整的桩，然后关机停水，转至下根桩施工。7质量检测口中图分类号：U213．1+5施工过程必须严格执行施工工艺，检查施工记录，口文献标识码：C施工完毕必须进行检测，以检验处理效果。口文章编号：1008—3197(2014)S1—60—037．1检测方法口DOI编码：10．39694．issn．1008—3197．2014．S1．026本次检测以下述两种方法为主。采用动力触探试口收稿日期：2014—05—13验(重II)检测碎石桩桩身质量(密实度和均匀性)；采口作者简介：张冬艳，女，1988年出生，天津津强岩土工程有限用单桩复合地基静载试验检测地基加固处理效果。公司，从事工程技术管理工作。动力触探试验采用100型钻机施工，穿心锤质量陈晓雪／天津津强岩土工程有限公司。