挤密碎石桩施工工艺

浅谈挤密碎石桩施工工艺与控制

刘纪刚

前言：本文结合334省道如东西段江海河桥桥头软基挤密碎石桩方案处理实例，详细介绍了振动挤密碎石桩的地基加固原理、施工工艺和控制，可以供有关设计、施工和监理人员参考使用。

一、概述

334省道如东西段建设工程主要位于以粉砂土为主的冲海积平原区，沿线大多为饱和松散的粉砂土地基，其本身有很大的震密性。但因为缺少良好的排水通道，短时间内充满土孔隙中的水难以实时排出，土孔隙无法减小，土骨架仍呈松驰状态。随着振动的持续作用，土粒间的有效应力逐渐转变为超孔隙水压力，土中超孔隙水压力不断地聚集、提高，当其值达到相应的固结压力，土粒呈悬浮状态，土粒间有效应力几乎减小为零，地基土骤然丧失抗剪强度和承载能力产生液化。当产生液化时，地基的承载力将会大大降低，对其上的工程造成巨大的破坏作用。因此应对地基进行加固处理，以减小或消除地基的液化，降低甚至消除其对公路工程的破坏。目前地基处理方法常见的有水泥粉喷桩、石灰桩、碎石桩、换填材料等，其中振动挤密碎石桩在长江流域（粉砂土地区）是比较常用的地基加固方法。

振动挤密碎石桩是由河北省建筑科学研究所等单位开发成功的一种地基加固技术，它首先用振动成孔器成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤到周围土体中去，成孔后提起振动成孔器，向孔内倒入约1米厚的碎石再用振动成孔器进行捣固密实，然后提起振动成孔器，继续倒碎石，和用振动成孔器继续进行捣固密实直至碎石桩形成。实践证明，振动挤密碎石桩与地基土形成复合地基，是一种有效的处理砂土液化的地基处理方法。

二、振动挤密碎石桩的加固作用描述

1、挤密作用

振动挤密碎石桩在成桩过程中桩管对周围粉砂层产生很大的横向挤压力，使桩周围的土粒重新排列密实，孔隙比减小，密实度增大。通过挤密作用，提高砂土的强度和砂土地基的承载

力，消除液化的可能性，根据震害调查表明，当地震烈度分别为7、8、9度时，只要砂土的密实度分别达到或超过55％、70％或80％，即不会产生液化。

2、排水降压作用

碎石桩加固粉砂土时，桩孔内填充碎石，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水通道，使桩间土产生的振动超孔隙水压力的水迅速地由碎石桩体排出，土中孔隙水压力亦随之减小，难以聚集提高，从而消除或减小液化的可能性。

3、预震效应

美国西特等人(1975)的试验表明，相对密度为54％但受过预震影响的砂样，其抗液化能力相当于相对密度80％的未受过预震的砂样。可见，在施工过程中使填土料和地基土在震密的同时获得强烈的预震，对于增强砂土抗液化能力是极为有利的。

三、设计方法

1、平面布置形式：碎石桩一般呈正三角形或梅花形布置，有时也有呈正方形布置。

2、桩径：碎石桩的直径，应根据置换率、成桩方法、施工机械能力等因素来确定，其直径多采用50～100cm，最大直径可达200cm。

3、桩长：<1>在可液化土层中，碎石桩长应按抗震要求处理的深度来确定。<2>对按稳定性控制的，工程碎石桩长不应少于最危险滑动面以下2.0m。<3>对按变形控制的工程，碎石桩长度应满足使复合地基的沉降量不超过对构筑物地基容许沉降量的要求。<4>对软弱土层厚度小于15m或在该深度以内遇有较硬土层时，将桩端置于较硬土层中。

4、处理范围：用碎石桩防止砂土液化时，每边处理宽度应不少于液化层厚度的1/2，并不小于3m，对道路路堤应设置到排水沟外缘。

5、垫层设置：为了充分发挥碎石桩的加固效果，宜在碎石桩上设置30～50cm的碎石垫层。

6、桩距计算

首先计算置换率：

m：碎石桩置换率

a：桩间土承载力的修正系数，对砂土取1.2～2.0

n：桩与土应力比，一般取2～4

：复核地基标准承载力

：天然地基标准承载力

桩距计算：

当以正三角形布置时

当以正方形布置时

d：碎石桩桩距

A0：单桩加固面积

四、施工准备1、清理平整场地，夯实回填素土至地面，消除高空和地面障碍物；在施工中如果地基液化严重，碎石桩机倾斜或下陷，可在原地面铺40cm碎石确保桩机平衡，在施工完毕后及时清除。

2、测量放线，恢复中线，放出路段边线桩，清理平整施工段地基表面，测量整平后的标高，做好排水系统，保证排水通道的畅通。

3、按设计文件桩间距及形式绘制碎石桩施工平面图，按桩位图准确放出桩位并编号，桩间距允许差为±150mm；

4、技术要求准备：施工时要求土层十字板抗剪强度大于10Kpa。复合地基承载力标准值不小于涵洞及箱通对地基承载力的要求值，要求桥台基础地基承载力达到220Kpa以上并全部消除地基土的液化。挤密碎石桩所用碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成，级配采用

20-40mm自然级配，含泥量不大于5%。松装容重≥1.5。10、挤密碎石桩施工质量标准：桩距偏差不大于150MM；竖直度偏差不得大于1.5%,桩径、桩长、灌碎石数量不小于设计值；密实度抽查频率为2%，用重Ⅱ型动力触探测试，灌入量100MM时，击数应大于5

次。

5、施工应注意事项：施工前一般应进行成桩试验，一般为7-9根，用来确定设计桩径和桩距是否合适。施工顺序从四周边开始向中心进行，相邻两桩必须跳跃间打；边振动边下沉，通常下沉0.5米留振30S；振动成桩至地面时，应向下复振一米，确保地表不产生缺碎石的凹桩；根据试验桩成果，严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。根据设计图纸现场放线布桩，桩位偏差不得大于3cm。每次填料不可过多。

五、挤密碎石桩施工操作步骤

桩机就位；开动振动机把套管沉入土中至设计深度；将料斗插入套管，灌入一定量的碎石；提升套管一定高度，将碎石压出；沉入套管，加以振动，将排出的碎石挤密；再一次向套管内灌入碎石；把套管提升到规定高度；重复以上工序，直至地面，挤密碎石桩成桩；挤密碎石桩桩径50CM，桩长8米，采用梅花型布置。

六、质量检验与评价

振动碎石桩的检验与评价分为两个方面：一是碎石桩的施工质量，如桩位偏差、桩径、桩体密实度等，二是复合地基的功效，如承载力、沉降量、抗地震液化能力等是否达到了规定的要求。我们常用单桩荷载实验和桩体动力触探试验，对功效的检验则有单桩复合地基荷载试验、多桩复合地基大型荷载试验、桩间土的荷载试验、标准贯入试验、静力触探等。

结束语振动挤密碎石桩能够对粉砂性土基起到挤密作用、排水降压作用、预震作用，是处理砂土液化的一种经济、有效的地基处理方法，我们在饱和松散地基上修建公路工程时，可以考虑使用此方法处理地基，以免遇地震时，地基土发生液化现象，对公路工程造成毁坏性地破坏。

振动沉管挤密碎石桩施工方案

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1、工程概况