市政道路振动沉孔碎石桩软基处理施工工法

市政道路振动沉孔碎石桩软基处理施工工法

中铁十四局集团第四工程有限公司

二О一八年十二月

市政道路振动沉孔碎石桩软基处理

施工工法

中铁十四局集团第四工程有限公司

刘春亭张传儒左松林苗龙

1 前言

近年来在市政道施工中，振动沉孔碎石桩加固软体地基适用性广，尤其适用于组成性质不同的多层软弱地基。软土地基经振冲处理后可加快固结，减少沉降，提高强度指标、抗震性能。振动沉孔碎石桩施工速度快，质量容易控制，是一种有效、简便、经济的地基加固方法。振冲碎石桩加固松软土地基，形成复合地基，以提高其承载力、增强稳定性、减少沉降量，同时还显著地增强其抗震性能。

本工程K0+080-K1+540为下穿隧道范围，地层体系主要为淤泥质黏土、细砂。该段处于鱼塘区域，底部多含有淤泥，淤泥厚度0.00-3.0m，天然含水量较大，地基土容许承载力较低。对于桩号K1+320～K1+450段下穿通道两侧路基段的软土下卧层，该软弱层不能满足上部荷载和变形要求，为降低后期下穿通道两侧路基不均匀沉降对下穿结构产生影响，采用振动沉孔碎石桩深层处理。

该地段软弱土层的特性易引起路基沉降失稳、行车安全，存在严重的安全隐患。中铁十四局集团四公司针对临空经济区的软弱土质特点进行了技术攻关，对“振动沉孔碎石桩软基处理技术研究”科技立项研究，该施工方法在实践中得到了广泛应用，取到了良好地效果。在进一步完善总结该项技术的基础上形成了“振动沉孔碎石桩软基处理施工工法”。

2 工法特点

2.1 对可液化砂土、粉土的加固机理

提高地基土承载力,减少变形和增强抗液化性，在成桩过程中桩管对周围砂土、粉土层产生很大的横向挤压力,桩管体积的土挤向桩管周围的土层,使桩管周围的土层孔隙减小、密实度增大。可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高,防止砂土、粉土产生液化,加快地基的排水固结。振锤的强烈振动使填入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振效果,增强了砂土、粉土抗液化能力。

2.2 对粘性土的加固机理

振动沉孔碎石桩加固粘性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少地基沉降量、提

高土体的抗剪强度、增大土坡的抗滑稳定性。对粘性土地基,由于土的粘粒含量多,粘粒间结合力强,渗透性低,在振动力或挤压力的作用下土中水不易排走,因此碎石挤密桩的作用不是地基挤密,而是置换。振动沉孔碎石桩在粘土中形成一个良好的排水通道,起到了排水砂井的作用,且缩短了孔隙水的水平渗透。对于浅层软土层,碎石挤密桩可贯穿整个软土层至相对硬层,此时桩体在荷载作用下主要起应力集中作用,使地基承载力提高、压缩性减小。

2.3 确定试验技术参数

在有代表性的地段进行试桩施工，试桩范围不小于7×7m，按纵向5根桩，横向5根桩，桩间距按设计要求进行试桩。通过试桩明确施工顺序、施工方法，计算出所需配备的机具设备，及所需材料用量，排出施工进度计划和绘出施工平面布置图。

2.4 检测

采用动力触探对地基土质量进行检测，并对复合地基进行静载试验。对桩体部份，应选取总桩数的3－5％在桩体中心进行动力触探检测，并根据动力触探试验结果，选择不少于总桩数的0．5％，且每个单体工程不少于3点进行单桩复合地基载荷试验。

3 适用范围

1、适用于可液化砂土、粉土、粘性土及淤泥地质，尤其是可加快固结，减少沉降，提高强度指标。

2、本工法以振冲挤密、排水固结、预先振动为主，以提高软基强度。

4 工艺原理

振动沉孔碎石桩是在软弱地基中形成桩孔，再向桩孔内逐段填入碎石，并利用振冲器产生水平向振动力振挤填料及周围土体，并逐段振密在地基中形成一根密实的桩柱体，和原地基土形成复合地基，并通过桩体与桩周土相互作用共同承担上部荷载，从而达到提高地基承载力，减少沉降量，提高抗震液化能力。

本工法结合地质情况，根据土层的分布特征、桩的直径、面积置换率、桩间距对单桩承载力、复合地基承载力及地基总沉降进行验算。

5 工艺流程及操作要点

岩溶地段的注浆加固处理贯彻“先探后灌，探灌结合”的原则，先进行钻孔作为先导勘察孔，探明岩溶发育、分布情况，再进行相应处理。根据勘察和施工揭示的地质特性调整注浆范围，参数和工艺。注浆整治分序动态实施，平面布置如图5-1所示，工艺流程如图5-2所示。

图5-2 平面布置图

图5-1 工艺流程图

5.1 施工准备

1、振冲碎石桩施工前先进行场地平整，场地平整标高为根据地形图拟定的标高，施工时根据"宁填勿挖"的原则进行整平。挖除地表坚硬物体，使振冲器能顺利下钻。

2、布置场内运输道路、道路两边的排水盲沟、纵向排水沟、料场、准备好照明设施以便夜间施工。

3、场地清理与掘除：在现场确定清理、掘除、拆除的范围后，按施工规范和设计要求进行清理。

4、测量放样及布桩: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，测量地面整平后的标高，做好排水系统，保证排水通道的畅通；根据图纸要求的布桩原则进行布桩，并绘制测量放线图，交与监理及项目部复核后，方进行测量放样，每个桩位均作标志，编制桩号。

5、进行施工技术交底。在施工的各项准备工作完成后，施工前由技术负责人根据设计要求向全体施工人员进行技术交底。

5.2 清表

用装载机和自卸车配合推土机将路基范围内所有植被和杂物清除，并挖除地表种植土、腐植土和树根等杂物，平整施工场地，用路基填料进行找平，以便机械行驶和材料堆放，场地周围开挖排水沟，做好排水措施。

5.3 放线

放线定位严格遵守《工程测量规范》中有关碎石桩施工的规定。施工过程中，要尤其注意由于破坏标识而引起桩位不准，并应随时复核，对因挤土作用引起的桩位偏差，应及时调整。

5.4 桩机就位

将套管向下垂直，使套管中心对准桩位标记，利用锤重及沉管自重徐徐静压1-2m 后开动振动锤振动下沉。调整桩机搭架，使沉管与地面基本垂直，校正套管垂直度应≤1%；校正套管长度及投料口位置，使之符合设计桩长。

5.5 成孔及填料振冲

启动振动锤，将套管缓慢下沉，直至设计深度，每下沉2m留振10-20 秒。随着套管下沉的过程，将碎石料注入桩管内，当套管下至设计深度时留振30秒，然后稍微提升套管