干振碎石桩处理软地基施工工艺浅探

干振碎石桩处理软地基施工工艺浅探

时间：2007-3-30 11:26:31 来自：中国公路养护网作者：摘要：介绍了干振碎石桩的定义和原理，阐述了干振碎石桩对于原材料及机械设备的要求，以陕西省吴堡—子洲高速公路设计为例，探讨了干振碎石桩的设计参数、试桩要求及施工工艺，提出了施工中容易出现的质量事故及防范处理。

关键词：道路施工；干振碎石桩；软土地基施工工艺

中图分类号：U416.1 文献标识码：Ａ

１干振碎石桩的定义和原理

干振碎石桩是采用预沉导管、重锤振动压入工艺施工的碎石桩。其原理主要是振密和挤密松散沙土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基。

２原材料要求

碎石桩施工碎石由岩石或砾石轧制而成，应洁净、干燥并具有足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有软质和其他杂质。施工中采用天然级配为ｌｃｍ～３ｃｍ的碎石，含泥量小于５％，并不得含有大于４ｃｍ的颗粒。

３机械设备的要求

干振碎石桩需采用走管式或履带式振动成桩机，内置平底活页式桩尖，桩管ｄ４２６ｍｍ，桩管长度为设计桩长加３ｍ，并设有二次投料口，锤重大于３５ｋＮ，工作电流８０Ａ左右，激振力大于２８０ｋＮ，配备发电机功率大于１２０ｋＷ。

４设计参数

以陕西省吴堡—子洲高速公路设计为例：

（１）碎石桩长度一般为６ｍ～１３ｍ，设计桩径０．５ｍ，桩间距１．４ｍ，平面上呈梅花形布置。

（２）加固宽度至坡脚外２ｍ。

（３）单桩承载力≥ ３００ｋＰａ，复合地基承载力≥１５０ｋＰａ。

５试桩要求

（１）在施工前，根据现场的实际情况，选择具有代表性路段范围外成桩工艺和成桩挤密试验。

（２）试桩的成桩挤密和成桩工艺试验，目的是为了调查各种机械参数，为大面积施工提供各种数据，保证工程质量。

（３）试验项目包括成桩时间、深度、压入碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机的工作电流等，以确定桩体在密实状态下的各项指标，以此作为设置碎石桩的控制指标。

（４）试桩数为９～１６根，按３ｍ×３ｍ或４ｍ×４ｍ布置，并对试桩进行标准贯入试验和承载力测试，以检验施工设备和方法是否符合要求。

（５）主要试验内容：桩间土的标准贯入试验；复合地基载荷试验；单桩承载力试验。（６）若一次试验不成功，应改装或更换设备，改变施工方法，进行二次试桩或多次试桩的设置，直至全部试桩都符合要求。

６施工工艺

（１）施工放样，清理并平整场地，必要路段铺设碎石垫层，振动成桩机就位，校正桩管垂直度≤ｌ．５％，校正桩管长度符合设计桩长。

（２）用振动成桩机将桩管边振动边沉入土层，每下沉０．５ｍ留振３０ｓ，沉入速度控制在２ｍ/ｍｉｎ～３ｍ/ｍｉｎ，直至设计深度，稍向上提桩管，使桩管下端的活瓣桩尖打开，桩管及桩尖外壁的真空破坏，这样可以减少起拔摩阻力。

（３）停止振动，立即往管内装入碎石，直至灌满为止。起振拔管，为了使桩管内碎石密实，在拔管前先留振１ｍｉｎ，边振动边匀速拔管，拔管速度控制为１ｍ/ｍｉｎ～１．２ｍ/ｍｉｎ，为使挤出拔管下端的碎石更加密实，每提升ｌｍ留振ｌｍｉｎ。（４）根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度（约为桩管长度一半），进行多次反插直至桩管内碎石全部投出。

（５）再次投料，直至灌满，启动拔管，并进行多次反插，至管内碎石全部投出，反插深度应小于桩管长度，每提升１ｍ反插０．５ｍ。

（６）提升桩管高于地面停止振动，进行孔口投料至地表，启动反插并及时进行孔口补料至该桩碎石料全部投完为止；在孔口加压，保证孔口石料的密实。

（７）加料时应停机加料，并注意提升速度，防止因提升过高而出现断桩或缩颈现象，应每提升４ｍ投料１次。

（８）桩孔内的碎石灌入量应通过现场试验确定，结算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数β确定。

（９）提升和反插速度必须均匀，反插由深到浅，每根桩反插次数视情况而定，每次３～５遍，每根桩不得少于１２遍。

（１０）试桩（施工）过程中应及时挖除桩管带出的泥土，孔口泥土不得掉入孔内。

（１１）施工过程中应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数、电机电流值。

（ｌ２）施工碎石桩时，应根据试验桩的成果严格控制电流，使其大于密实试验桩的电流。（ｌ３）挤密碎石桩时，对砂土、粉土和杂填土地表宜从外围向中间进行，对于黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。

（ｌ４）碎石桩施工完毕后，其顶部应铺设碎石或砂砾垫层。在整个施工过程中，应保证碎石料不被周围土体污染。

（ｌ５）碎石桩桩长应严格按照设计长度施工，当进尺困难且电机电流为空载电流２倍或将施工机架多次顶起时，可认为已到硬土层或岩层。

７容易出现的质量事故及防范处理

７．１断桩或缩颈

由于土壤含水量大于临界含水量，在成桩过程中的强力振动造成土壤液化，在拔管灌注碎石过程中造成缩颈或断桩，影响工程质量。

断桩或缩颈与土壤的含水量及施工工艺有着密切关系。对于含水量＞４０％的地基，笔者认为不宜使用碎石桩，建议采用旋喷桩；对于含水量较大但不超过４０％的地基，为防止出现断桩、缩颈，在施工过程中应降低钻进速度和拔管速度，减小激振力，控制碎石投入量，便可避免断桩、缩颈的发生。

７．２承载力不足

（１）对淤泥层深度不了解，未能穿透淤积层，形成软弱下卧层，导致承载力不足。（２）反插次数不足，碎石的充盈不足，没有反插的部位碎石密实度小，影响承载力。（３）桩长不够。由于选用的机型较小，激振力小，本来没有达到设计桩长，误认为已经到达硬上层或岩层。

７．３桩尖活瓣未能打开

桩尖活瓣没有打开使桩长不够或者灌石量不足。采取的措施是更换桩尖活瓣或调整各种施工参数，找到与之相适应的参数来保证工程质量。

８碎石桩的质量检验

（１）单桩碎石灌入量应≥０．２２４ｍ３/ｍ。

（２）检验碎石量、沉管振动时间、提升速度和高度、挤密时间、桩位偏差等。

（３）施工前对桩间土做标准贯入试验，比较各土层强度的增加情况，判断土层的承载力。（４）桩身密实度检验时，应采用重Ⅱ型动力触探法，贯入量１０ｃｍ时，击数应≥５击。

（５）复合地基承载力的检验。

（６）单桩承载力的检验。

９质量检验的时间要求

施工后碎石桩的质量检验必须间隔一段时间才能进行，对于饱和黏性土地基应保证间隔时间≥２８ｄ，对于粉土、砂土和杂填土地基，应保证间隔时间≥７ｄ。

１０碎石桩检查项目