振动沉管碎石桩处理深厚软基施工工法

'振动沉管碎石桩处理深厚软基施工工法马发本（山东临沂青岛理工大学）摘要某工程采用沉管碎石桩的方法来进行来处理路基，使之满足载荷要求，并且减少施工后沉降，保证路基稳定。本文主要阐述了振动沉管碎石桩处理软基施工方法，总结了在设计和施工中的一些成功经验。关键词：软土地基、振动沉管碎石桩、高速公路为了高质量的建设这段高速公路，我们必须进行深层的软土地基进行处理。针对该处置段软土地基，根据现场勘查的实际情况，并综合相关专家意见，设计单位采用了碎石桩进行软基处理，设计长度10～15m，经现场施工，该方案具有简易的施工机械，操作简单，质量可控，工程进度快，投入成本低，产生了较大的经济效益和较好的社会环保效益。因此，我单位组织相关技术人员收集施工技术资料，施工图片，总结施工经验，形成了本篇论文。1方案特点1.1这个方案对深厚软土路基这个难题进行有效的处理，从而使工程更高效的完成。1.2该方案具有简易的施工机械，操作简单，施工快捷，在保证质量的前提下，还降低了工程的造价。2工艺原理12 振动沉管碎石桩是采用碎石桩和碎石垫层共同受力的一种施工方法。碎石桩是利用大型的机器振动荷载使导管一下一下的下沉，在软土地基中形成孔后，将碎石投到桩孔之中，用机器把桩孔击实，这样就形成了完整的碎石桩。我们在桩顶铺一层碎石垫层，这样垫层和碎石桩一起受力，形成稳定的结构，延长了公路的使用年限。我们用震动机器使垫层均匀受力，在强烈的震动下，使地下的软土密实，这样使我们施工的质量得到了提高。碎石桩设计示意图如下：3施工工艺流程及操作要点3.1振动沉管碎石桩施工工艺流程（见图2）12 图2碎石桩施工流程图3.2操作要点3.2.1施工准备谈到施工前的准备工作，通水通电通路和场地平整这是我们每一项施工事先首要做到的一点。在软土地基需要的打桩的地方，我们先铺设一米左右厚的垫层，然后挖一些排水沟，防止施工现场存有积水。将施工区域的障碍物和一些可移妨碍物进行处理，以便高效的进行施工。在我们需要对高速公路打桩的区域铺设1m厚的垫层，做好施工前的准备。我们还要标定好打桩机器的有效荷载，防止在工作中用错桩基，造成不必要的经济损失。碎石桩施工方案的编制也是施工前不可少的一项步骤，编制完成后，交给专业人员进行审核。根据施工设计的桩长、下沉长度来确定施工时机沉管的长度、机架的高度和标定的配重。选择完成后，进行试验做碎石桩。试桩来确定桩机配重、提管速度等施工参数和终孔条件，试桩不少于3根。此外，施工原材料的筹备也是我们高质量完工的首要条件。3.2.2涮量放样使用全站仪、水准仪等仪器进行测量后，放好桩位并要标记好。3.2.3分区与编号对现场进行分区并编号。3.2.4机具定位将打桩机移到施工的现场，合拢桩尖，桩尖要对齐标记中心后将桩整体下移，待桩尖与标记处对齐的时候，然后要确保桩与地面成90+12 1度，若不垂直，就调整桩机塔架。后继续下移桩管知道桩尖入土。3.2.5振动沉管机具定位好了之后，便进行振动沉管。利用机器的重力使桩管在软土中下沉，等到桩管不能在下沉的时候，我们就使用振动锤进行震动让桩管下沉，下沉到我们施工前要求的高度就停止桩管的下沉。根据现场制桩试验来确定激振力的大小，而在施工当中我们一般采用280-550KN。3.2.6灌注碎石接下来我们要进行碎石灌入，进行碎石灌注作业，将碎石由加料口注入桩管内，灌入量按桩身理论方量值与充盈系数计算。3.2.7反插加料、拔管成桩振动沉管碎石桩的拔管作业与沉管灌注作业相关，其程序为：原位振动一振动拔管一振动反插一振动拔管一再次灌料一第二次振动，以此为循环周期直至设计桩标高，完成一根桩的施工作业（反插次数及反插深度以满足桩身设计横截面积为控制依据）。振动器留振时间一般为10-20s，振动器留振时间根据现场制桩试验确定，拔管速度1.5-3.Om/nun，拔管速度和反插根据现场制桩试验确定。3.2.8移至下根桩完成后进行下一根桩的施工。4材料与设备4.1材料要求12 要有表面粗糙，相对要干净，硬度要高。粒径15-60mm、含泥量小于10%等质量合格的碎石。碎石桩的质量也是我们要严格要求的一项内容，此外，还要现场标定装载机料斗。4.2设备在本次施工所需要的机械设备如下表：序号设备名称规格型号数量1液压步履式锤击振动桩基BCZ-22型根据碎石桩工程量配备，约3万米/台2小型装载机0.45m³每台桩机配备1台3电焊机14发电机150KW需发电时每台桩机配备1台表1主要施工机械设备5质量控制5.1本方案执行的技术规范《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)5.2对主要原材料的质量监控5.21粗集料在粗集利进场之前，试验室要抽查取样进行试验，不台格产品坚决不让进场。合格产品进场后，试验室应及时按规范要求进行取样试验，试验合格后方可使用，现场施工员要和试验室极力配合，杜绝不台格碎石进入施工现场。此外，选择粗集料我们还要严格遵守当地法律法规。5.3碎石桩在施工过程中的各项指标12 我们用加大质量的方法来进行打桩，通常控制质量的方法有两种：一是通过加固电流法、二是通过综合指标法。各项指标包括以下几个方面：第一，我们要对碎石桩桩尖的振动频率有稳定电压380V、功率24.5HZ的控制，来确保工作正常进行。而在我们进行密实碎石桩时，所采用的电流要根据之前试桩试验确定，绝不能超过密使电流。第二我们加入碎石的高度不宜超过1.5M，加固碎石密实的方式也是多样化的，通常采用边拔管边振动、留振和反插相结合方法，而地底工作深处到地面下2M左右，由于软土承载力很低，加固密实应采用扔大量碎石，边扔边进行振挤，从而提升碎石桩的高度。第三，打桩的顺序也是值得我们注意的，我们根据现场施工情况，我们采用有外围向中的跳打顺序来进行。5.4施工注意事项5.4.1有碎石桩处理的桥台位置，应该在边距2m位置上钻孔桩。5.4.2当我们进行施工的公路距周围有建筑物15m内，考虑到建筑物地基的原因，我们不能采用碎石桩的方法。5.4.3在铺设表面垫层应预留出桩头位置，以防二次钻孔。同时还有利于排水工作的进行。5.4.5根据检测结果，碎石桩的顶部l-2m范围易出现不密实现象，在施工时要注意拔管速度和反插深度，可在桩机架上每50cm用红油漆作醒目标志，供操作手参考。512 .4.4在碎石桩装碎石的过程时，需要有专业技术人员进行指挥，如果出现什么失误就要立刻指出并改正。5.5质量检验碎石桩质量检验根据《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）应包括对桩身竖直度、桩点位置、灌碎石量、桩体强度、桩深、桩径等检验，具体技术指标要求见下表检查项目质量标准允许偏差检验方法桩身垂直度≤1.5L/100(L为桩长)观测桩架和桩管的垂直度桩点位置±15cm查测x、y轴两个方向最大值灌砂石量不低于设计每米要求值检检查施工记录曲线或钻孔检查桩身强度不低于设计值钻孔检查桩深不小于设计值检查施工记录曲线或钻孔检查桩径不小于设计值尺量检查表2振动沉管碎石桩质量检验表5.6质量检测5.6.1桩长、密实度采用重II型圆锥动力触探法①我们采用如下规格钻机配目动落锤：63.5kg的落锤，落距为76cm，探头直径74nun，锥角60度，探杆直径42mm；检验频率为桩总数的5%，且每个段落不少于3根，成桩龄期应大于7d②进行实验前，必须先找到我们要打的桩，并用探杆对准碎石桩桩心，还要保证我们使用的探杆不要倾斜。我们采取一系列的方法保证探杆垂直，从而确保有准确的质量检测。③12 在探杆上表明尺寸，有利于我们记录实验的数据，更有利于我们实验的准确性。在实验中，为减少探杆下沉时的摩擦力影响，探杆每下降2米就旋转3圈。⑤试验结束后，我们要根据绘制的曲线图来对锤击次数进行分析，从分析结果我们可以得出质量检测结果。5.6.2单桩复合地基载荷试验法①单桩载荷试验的压板直径与碎石桩直径相同，单桩复合地基载荷试验的承压板面积由碎石桩桩间距和单桩所处理的软基础通过计算后决定，压板中心应与桩的中心保持一致，并与荷载作用点相重合;②压板底高程应与基础底面设计高程相适应，承压板下设5cm的中砂或粗砂找平层；③反力装置采用压重平台（压重平台支墩边距试桩的距离、试桩与基准桩的距离、基准桩与压重平台支墩边的距离均不小于2m，振动及其他外界因素影响而发生竖向变位），加荷载方式采用慢速维持荷载法；④荷载分级：按预估极限荷载分为10级，总加载量不少于设计要求值的2倍；⑤沉降观测：每级加载前后各测读一次沉降量，以后每隔30分钟，测读一次沉降量，当每小时的沉降量增量不超过0.lmm．即可加下一级荷载；⑥试验宣进行到破坏阶段，当出现下列情况之一时可终止试验：A、承压板周围的土体有明显的侧向挤出、拱起或裂纹；B、S/b≥12 0.06（b：承载板宽度或直径，S：载荷试验承载板的沉降量）；C、总加载量为设计要求值2倍以上。⑦卸载可分三级等量进行，每卸一级，读记回弹量，直至变形稳定；⑧资料整理，室内绘制P～S、S~LgT曲线，复合地基承载力特征值按以下方法确定：A、当极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限荷载值的2.0倍时，可取比例界限；B、对碎石桩单桩和碎石桩复合地基可取S/b=0.015所对应的荷载力特征值。6安全措施和注意事项6.1建立安全责任制，制定安全巡视和突击检查制度，施工前进行施工安全三级技术交底，并进行考核，合格人员即可进行上岗操作。6.2制定打桩机、发电机、运输车、装载机等大型设备安全操作规程和作业指导书，并在施工过程中严格执行。6.3应严格杜绝非工作人员进入施工的现场，我们可以在施工周围设立标志牌。6.4加强施工现场用电管理，要安全的使用，严防施工人员乱拉电线。6.5做好施工区域安全标志的宣传，,向员工进行安全知识教育,推广安全生产的先进经验。在晚上，在施工现场做好标示，以防止陌生人进入施工地，需要时，可以设立障碍物。12 6.6机械设备要有合理布局，还需要工作人员严格遵守操作守则，不要随便触摸发动机、液态油箱等一些机械，防止工作人员受伤或是伤亡。6.7装碎石时需要专业人员进行指挥，并监察施工中的不足。6.8当施工人员进入工地，应该穿工作服。电焊工人在进行工作时也要穿戴必要的防护面罩、戴防护手套、穿绝缘鞋。在高空作业时，安全是处在第一位的，所以佩戴安全带是他们第一守则。6.9雨天不宜进行打桩施工。7环保措施7.1建筑环保小组真的需要成立，他们不仅对施工现场进行管理，还要检举不保护环境保护的行为。7.2项目负责人要对环保工作进行监督，还要接受当地生活人们的环保意见。7.3按照我国环保方面的法律法规，对施工人员进行环保知识的宣传和教育，从而实现人和自然和谐发展。7.4尽量控制施工区域的噪音污染，减少噪音对当地环境的影响；在居民密集区应积极采取降噪措施，夜间尽量不安排施工。7.5对施工生产产生的废水进行沉淀净化处理，在保证对当地居民及生态无影响的条件下才可以排放，尽量降低水泥产生的粉尘污染。我们在碎石桩施工过程中会产生一些固体垃圾，将这些垃圾进行集中放在一起，进行掩埋，不能乱扔乱放。只有无害处理这些垃圾，才能达到人与自然和谐发展的发展。12 8效益分析8.1该项技术主要应用于深厚软土地基处理，适用于任何等级的公路软基处理；因为技术条件成熟、适用范围广、施工设备简单，所以它能够广泛的应用于路基深厚软土路基的处理。8.2通过碎石桩处理深厚软土地基，提高了软基处理的效率，可显著缩短软基处理的施工工期，降低工程造价，比CFG桩处理软土减少50%以上的工程成本（直径50cm的CFG成本为80元／米，而碎石桩仅为40元／米，碎石桩施工速度是CFG的一倍以上），有明显的经济效益。9应用实例9.1湖南大浏高速公路第十三合同段湖南大浏高速公路第十三合同段施工地点为湖南省浏阳市境内，全长6.lkm，项目施工日期为从2010年04月到2012年02月竣工。对长度为465m这一段软土路基的高速公路，我们采用的直径50cm、间距1.4m、总长度m的碎石桩。9.2湖南大浏高速公路第十四合同段湖南大浏高速公路第十四合同段施工地点为湖南省浏阳市境内，全长8.845km，项目施工日期为从2010年04月到2012年02月竣工。对长度为930m这一段软土路基的高速公路，我们采用的直径50cm、间距1.4m、总长度m的碎石桩。结束语12 通过实例大浏高速13、14路段的施工，我们知道振动沉管碎石桩处理深厚软基有很好的效果。该法工艺简便，技术可靠，速度快，造价低，并可最大限度的保护周边环境，赢得了业主单位和监理单位的一致好评，为类似工程施工积累了成功的经验。因此，在以后施工中，我们可以采用更多元的处理软基的方法。参考文献[1]范贵军,公路软土地基处理方案之碎石桩应用小议[J];黑龙江科技信息;2011年23期[2]王黎伟.碎石桩处治高速公路软土路基沉降及稳定性分析[J],重庆:重庆出版社，2013[3]邢国君.高压旋喷法在某软基处理中的应用[J];黑龙江科技信息;2011[4]董鑫焱.津汕公路冀津界至冀鲁界段软基处理分析[J];内蒙古公路与运输;2011年03期19期12'