振冲碎石桩施工技术研究.pdf

第 3 6卷 第 1 1期 2 0 1 0年 4月 山 西 建 筑 shanxi archi tect ure vo 1 3 6 no 1 1 ap r 2 0 1 0 1 25 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 1 2 5 0 3 振 冲 碎 石 桩 施 工 技 术 研 究 孙 杨 林 摘要： 从实际的某个项目出发， 提出了在地基处理 中选中振冲碎石桩的方案， 并给出了振冲碎石桩体设计的方法， 探讨 了设计中存在的问题和解决方式， 并给出了它的施工方案。 关键词： 振冲碎石桩， 干振冲， 水振冲， 加固机理 中图分类号 ： t u4 7 3 1 文献标 识码 ： a 1 振冲碎石桩技术 振冲碎石桩就是指利用振冲对导墙下的土体进行加密而设 置的桩。而在 地基中设 置 由碎石 ( 或 矿渣 等松 散粗颗 粒材 料 ) 组 成的壁向增强体形成复合地基达到地基处理的目的， 均称为碎石 桩法。振冲碎石桩法就是在导墙下面的土体中布置 2排3排深 度在 1 0 m 以内的振冲碎石桩。这种加固方法设备简单 ， 施工简 便 ， 工期短， 造价低 ， 效果好， 对各种土质均适用。一般布置孔距、 排距 皆约为 1 5 m-2 0 m。碎 石桩法 加固地基 的原理是在地基 中 设置碎石桩， 形成复合地基以提高地基承载力和减少沉降。碎石 表 3 柱下板带和跨 中板 带弯矩分 配值 ( 一 ) 端跨 内跨 截面位置 边支座 第一内支座 负弯矩 跨中正弯矩 支座负弯矩 跨中正弯矩 负弯矩 柱下板带 0 3 3 o 2 6 0 5 0 o 5 o o 1 8 跨 中板带 0 0 4 0 2 2 o 1 7 0 1 7 0 l 5 表 4 柱下板带和跨 中板带弯矩分配值 ( 二 ) 防水底板 截面位置 柱下板带 跨 中板带 弯矩 配筋 弯矩 配筋 边支座 5 9 1 4 7 1 7 边跨 跨中 4 6 5 9 3 9 4 2 第 一内支座 8 9 6 3 0 3 3 0 4 6 支座 8 9 6 3 0 4 6 内跨 跨中 3 2 2 6 2 6 8 8 表 5 独基底板弯矩计算表 独立柱基 项次 防水底 板引起 m l l 上部荷 载引起 m 1 2 总弯矩 m1 m 1l ： 4 l 8 9 m 】2 = 吉a 1 2 (2 l + n ) 向 m t = m l l + m 12 弯矩 ( 20 3 ) +4 = 吉 ( 2 3 ) ( 2 4 + = 1 6 8 8 4 + 1 0 3 1 4 4 l0 0 8 = 1 6 8 8 4 = 1 2 0 0 2 8 0 3) 2 5 8 1 0 3 1 4 4 a =m 1 ( 40 9 ho ) =1 2 0 0 2 8 1 0 6 ( 4 0 9 8 0 0 3 0 0 ) 配筋 =l 3 8 9 2 1 mlr ? as m in =0 1 5 1 0 0 08 5 0=1 2 7 5mm2 2 ) 独基底 板弯矩计算 ： 因本工 程水 浮力 q q +q 。 ， 故独基 底板弯矩计算应按两部分叠加 ： a 防水底板水浮力 引起的弯矩 桩桩体具有很好的透水性 ， 利于超孔隙水压力消散， 碎石桩复合 地基具有较好 的抗液化性 能。 2工程概 况 该项目位于河源市， 分为一区、 二区两个项 目进行开发， 其中 一 区建筑面积为 1 0 6 7 1 4 m2 、 净用地面积 9 8 9 1 5 m 2 ， 二区建筑 面积为 2 5 4 7 0 0 4 r n 2 ( 包括已有建筑面积 4 4 0 8 7 2 r n 2 、 新建建筑 面积为 2 1 0 6 1 2 9 m2 ) 、 净用地面积 1 3 1 9 6 8 5 r n 2 ； 层数为 1 f 6 f+1 ； 上部结构 形式 ： a b座 为底框结构 ； 其余均 为砖混结构 ； 基 础类型： 底框结构下采用独立柱基础； 其余为浅基础， 条形基础。 m“， 根据结构力学原理， 按周边线荷载作用下的独基内力计算； b 上部荷载引起的独基弯矩 m 注意计算时应扣除防水底板分 担的水浮力。如选用变阶独基， 尚应验算变阶处的基底弯矩。 由表 5 计算可知， 防水底板最大弯矩 8 9 6 k n m对应的配筋 面积 a =3 0 3 r n m 1 3 8 9 2 1 5 6 5 =8 2 4 2 1舢 。 参考文献 ： 1 朱炳 寅 对独 基加 防水板 基础 的设计 j 建筑 结构技 术通 讯 。 2 0 0 7 ( 7 ) ： 3 1 3 2 2 g b 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ， 混凝土 结构设计规 范 s ant i - flo a t d e s i g n o f u n d e r g r o u nd g a r a g e o f s o u t h b a y i n w u xi a ng 、 ， u pe i - l i a ng ab s t r a c t ：th r o u g h t h e e x a c t e x a mp l e o f a n t i fl o a t d e s i g n o f u n d e r g r o u n d g a r a g e o f s o u t h b a y i n wu x i a n g ，i t e l a b o r a t e s b a s i c t h e o r y o f a n t i fl oat b a s e d o n t h e a n t i fl oat c a l c u l a t i o n p r o c e s s a s w e l l a s p r o j e c t d r a f t d esi g n i t p rop o s e s n o t i c e d p o i n t s 8 0 a s t o a c c u r n u l a t e a n t i - fl o a t e x p e r i e l l e e ke y wo r d s ：an t i fl o a t d esi gn ，wa t e r - p r o o f b a s e b o a r d ，s o f t p l u g l a y e r 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 1 9 作者简介 ： 孙杨林( 1 9 8 3 一) ， 男 ， 助理工程师 ， 建设综合勘察设 计院深圳研究院 ， 广东 深圳5 1 8 0 0 0 1 2 6 荤 1 1 膂 山 西 建 筑 3 地基处理方案选择 根据 岩土工程勘探报告 ， 针对该工程的实际条件， 通过经 济技术对 比， 可采用的地基处理方法有振冲碎石桩 、 换填法等 。 根据实 际工程地质条件 ， 该 a栋 e栋工程 中 ， a， b栋采 用 振冲碎石桩法； c ， d， e栋采用水振冲碎石桩法。因为， 对于 c， d， e栋来说， 这几栋的基础埋深为自然地坪下 1 7 0 m左右， 加上褥 垫层 0 3 m， 基础开挖应为 2 1 r n 。 4 振冲碎石桩设计 4 1 计算公式及设计参数 f ,p =mf p 女 +( 1 一m) ， ( 1 ) 其 中， ， 为复合地基承载力标准值 ， ， 2 5 0 k p a ； f p 为 桩体承载力标准值 ， u p ， =4 0 0 k p a ； 为振冲加固后的桩周土承 载力标准值 ， =1 8 0 k f ) a ； 为面积置换率。 4 2桩 体 的 设 计 取桩体承载力特征值 = 4 0 0 k p a ， 桩间土承载力特征值 = 1 8 0 k p a 。 设计要求处理后的复合地基承载力特征值 2 5 0 k p a 。 根据公式 ： 成= +( 1 一m) 厶 ( 2 ) 将以上数据代入式( 2 ) 得： 2 5 0=4 0 0 m +( 1一l “f 1 ) 1 8 0。 ”z = 0 31 8。 又 m =( d d ) =( d 1 0 5 1 ) =( 0 9 1 0 5 1 ) =0 3 1 8 ， 得 z =1 5 2 i t i 。 因此 ， 可取桩问距 1 4 m。按正三角形布置 。 其 中， d为桩身直径 ； d 为等效影响圆直径 。 条形基础， 按正三角形布桩， 桩距 1 4 0 m， 桩径 9 0 0 rai n ， d e = 1 0 5 m ， m =0 3 7 5 。 桩长： 因场地相对硬层 圆砾 、 卵石埋深不大 ， 桩 长应 按相对硬 层埋深确定 ， 取桩端进入相对硬层约 0 5 m。根据基底埋深及地勘 报告提供相对硬层圆砾 、 卵石埋深 ， 预计桩 长约为 2 0 m5 0 m， 平均桩长约为 3 5 0 m。 下卧层验算 ： 复合地基下卧层为相对硬层圆砾、 卵石， 根据勘 察报告 ， 该相对硬层顶 面埋 深最小约为 4 0 m， 1 6 0 k p a 。经 公式 p + 验算， 该相对硬层圆砾、 卵石的承载力特征值 满足工程荷 载要求 。 因此 ， 桩长按相对硬层埋深确定 ， 约 2 0 m5 0 m， 是可行的。 4 3 复合地基 承载 力验算 因为三角形( 桩距 1 4 0 0 i n lt l ， 桩径 9 0 0 i i l i n ) 布桩 ， 由式( 2 ) 得 m=0 3 7 5 ， 再 由式( 1 ) 得 =2 6 2 5 k p a 2 5 0 k p a 。 按此设计完全能满足复合低级承载力 2 5 0 k p a 的要求。 4 4 设计 中存在的问题 1 ) 密实电流问题。在软基处理时， 在能保证复合地基承载力 的要求下 ， 应通过现场试 验来确定 一个合 理的 密实电流值 ， 或 根 据 j t j 0 1 7 9 6公路 软土地基 路堤设计 与施工技术规 范的有关 规 定 ， 选择潜水电动机 的空载 电流加上 1 0 a1 5 a作为密实电流值 。 2 ) 留振时问问题。根据多年来在工程实际中从事振 冲碎石桩处 理软土地基的实践经验， 留振时间宜为 1 0 s 。3 ) 桩径确定问题。 不能人为将桩径限定在某一固定值， 而是在保证最小填料量及桩 体密实度的前提下控制单根桩的平均桩径不小于设计值。4 ) 桩 长确定问题。实际_t作中应根据施上时的具体情况， 以碎石桩桩 长能达到满足 承载力要求的一定厚度 硬层为准 ， 合理 地确定一个 桩长范围， 才能达到最好的经济效益和处理效果。 5 振 冲施工方 案 5 1 施 工现场 准备 振冲施 工前 ， 先做 好 “ 三 通一 平” ( 水 通 、 电通 、 料 通 、 场地 平 整) ； 施工定位测量放线、 定轴线， 用木桩将轴线定位在不易被破 坏的基坑侧面， 将轴线用经纬仪引入基坑内， 用小竹签标示桩位， 以避免漏孑 l 、 漏振 ； 搭 建好 施工临时工棚 ， 设置安全 围栏和安全标 志牌等； 挖好排水 、 排污沟 ， 并用机器在场地 附近挖一个沉淀池 。 5 2 振 冲桩 施 工 施工机具就位 ， 接通水 、 电制桩 ； 设置密实 电流为 6 0 a， 留振 时间如 1 5 s ， 每一次填料量为 0 2 m3 0 5 m3 ； 检查水量及 电压 、 电流是否达到标 准； 开孔 ： 利用 振 冲器 的水平径 向振 动和 前端喷 出的高压水流冲击土层， 使振冲器以 1 m mi n 2 m rai n的速度 缓慢下沉开孔 ， 每下沉 0 5 m1 0 m， 应悬振 5 s 1 0 s ， 扩孔、 清 孔和护壁 ， 使孔 内泥砂溢 出。制桩 ： 用 手推 车将 卵石 ( 0 2 m3 0 5 m3 ) 往孔内填料， 然后下降振冲器至填料中， 在高频振动下将 填 料密实 ， 同时也将部分卵石挤入孑 l 壁 中， 使桩径扩大 ， 当桩体 密 实度和孔壁约束力增大到高于振冲动力时， 电流值会很快增大， 这时应悬振或略向上提振冲器。如此反复几次， 使电流值稳定 ， 当稳定电流不小于密实电流值时， 振冲器悬振、 留振， 反复升降等 步骤； 水压水量控制： 一般以6 k g c m 2 为主， 有利于护壁和泥砂颗 粒充填孔隙， 施工中应用高压 自吸水泵； 填料 少吃多餐， 每一次 制桩填 料应小 于 0 5 m 3 。 5 3 施 工 中的质 量控制 1 ) 石料的质量控制。a 所有碎石料应 质地稍硬 、 具有一定 的 强度 、 水 稳定 性 好 、 不 易风 化 且级 配 良好 。b 碎 石料 含 泥量 为 5 ， 5 i i l i n以下颗粒含量为 2 5 ， 1 0 0 mm1 5 0 mr n块径 含量为 1 5 ， 最大块径为 1 5 0 i n m。c 为确保料场供料质量， 每 1 0 0 0 m 3 石料要做一次上述各项指标的抽样检测， 并及时将试验报告上报监 理。2 ) 造孔时的质量控制。a 振冲器对准桩位， 偏差应小于 1 0 c n 1 。 b 造孔时各项技术参数应符合 ： 造孔水压 0 4 mp a 0 6 mp a ， 水 量 1 5 r n 3 s -2 0 m 3 s ， 造孔电流 6 0 a， 造孔速度 1 5 m s 2 0 m s 。 c 造孔深度与设计桩底标高允许偏差 2 0 c m。d 造孔后返出泥 浆过稠时， 应进行清孔， 直到返出泥水较清为止。3 ) 制桩过程的 质量控 制。a 制桩加密段长度为 5 0 c m， 填料量应满足小于 0 5 m 3 要求 。b 加密 电流 6 0 a 留振 时间 1 0 s ， 此 两项 指标 应用 仪表自动控制。c 加密桩体应从孔底开始， 自下而 逐段进行， 中 问不得漏振 。d 加密制桩时的水压控制在 0 3 mp a 0 4 mp a 。 5 4 施 工 中遇到 的 问题及 应对措 施 1 ) 造孔时遇到软土地基 ， 采用“ 先 护壁 ， 后制桩 ” 的方法 ： 即在 振冲开孔达到第一层软弱层时， 加适量填料进行初步挤振， 将填 料挤到软弱层周围， 以加固孑 l 壁， 再用同样的方法处理第二层 、 第 三层等。2 ) 造孔时， 如土层中夹有硬层时， 应适当进行扩孔， 即在 硬层中将振冲器往复上下多次， 使孔径增大以便于填料。3 ) 桩体 密度不够时 ， 延 长留振 时间， 增 加反插次数 ， 增大填料量。4 ) 桩位 偏移超标： 避免该问题 出现的方法就是应使振冲器对准振位， 控 制初始下沉速 度 ， 保持振 冲器悬 重状 态下 沉。5 ) 切 实控 制好桩 位， 避免出现漏振现象， 要求内业人员和现场监理同时做好记录。 6 结语 通过近十几年的工程实践可知， 振冲碎石桩法加固软弱土地 基效果显著， 地基承载力可提高 5 0 2 0 0 ， 沉降变形很小， 能 够 消除软弱土 、 砂 土等不 良地基 的液化问题。再加上 ， 由于碎石桩 第 3 6卷 第 1 1期 2 0 1 0 年 4 月 山 西 建 筑 s hanxi archi tec turt vn 1 3 6 no 1 1 ap r 2 0 1 0 1 2 7 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 1 - 0 1 2 7 0 2 桥 梁灌注桩 缺 陷的成 因和预 防及处治方法 刘 金 山 摘要： 结合工程实际对桥梁基桩缺陷的形成原因进行分析， 从缺陷桩的成因和处治办法两个方面进行论述， 总结 了几 种较为行之有效的缺陷桩处理方法 ， 从 而保 证桥梁施工 的正常进行 。 关键词 ： 灌注桩 ， 质量缺 陷， 处 治 中图分类号 ： u 4 4 3 1 5 4 文献标识码 ： a 随着我 国交通基础设施建设 的快 速发展 ， 钻孔 灌注桩作 为一 种基础形式以其适应性强、 成本适中、 施工简便等特点仍将被广 泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。灌注桩属于隐蔽工程， 但 由于影响灌注桩施工质量的因素很多， 对其施工过程每一环节都 必须严格要求， 对各种影响因素都必须有详细的考虑， 必须高度重 视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量 ， 尽量避免发生事故及减少 事故造成的损失， 以利于工程的顺利进展。本文作者仅对曾经参 与施工的耒水河大桥、 澧水河特大桥、 珠湖信江大桥、 暖水川大桥 灌注桩施工中缺陷桩预防及处治方法等作简要总结， 供同行交流。 1 几种缺陷桩的形成原因与处理方法 1 1 导管进水 1 1 1 主要原 因 1 ) 首批混凝土储量不足 ， 或虽然混凝土储量 已够 ， 但导管底 口距孔底的间距过大， 混凝土下落后不能埋设导管底 口， 以致泥 水从底 口进入 。2 ) 导 管接 头不 严 ， 连接螺 栓没 有上 牢 ， 接头 间橡 皮垫被导管气囊挤开， 或焊缝开裂， 水从接头或焊缝中流人 。3 ) 导管提升过猛 ， 或测探出错， 导管底口超出原混凝土面， 导管涌人 泥水 。 1 1 2预防及处理办法 1 ) 若是 由上述第一种原因引起的， 应立 即将导管拔出， 将散 落在孔底的混凝土拌合物采用空气吸泥机或水利吸泥机或抓斗 清出， 必要时需将钢筋笼提出采取复钻清除。2 ) 若是第二、 三种 原因引起的， 视具体情况采取不同的处理办法。可立即将导管拔 出后检查问题所在， 经过处理确定密闭后重新下到孔中； 或拔换 原管重下新管 ， 继续浇筑。导管插入混凝土应保证足够的埋深 ( 2 o o c n 1 ) ， 用潜水泵抽出导管内泥水 ， 由于潜水泵不可能将导 管 内的水全部抽干 ， 续灌 的混凝 土配合 比应增 加水 泥用量 ， 提 高 稠度后灌入到管内， 灌入前将导管进行小幅度抖动使原混凝土损 失的流动性得以补偿。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。 若混凝土面在水面以下不很深 ， 且未初凝时， 可于导管底部设置 防水塞( 用混凝土制作或钢板制作 ) ， 将导管重新插入混凝土内 ( 导管侧面适当施加外力以克服泥浆或水的浮力) 。利用新混凝 土 自重降低塞压出， 然后继续灌注。若上述方法仍不奏效， 则按 断桩的处理方法。若上述方法仍不奏效 ， 则按断桩的处理方法。 1 2 卡管 1 2 1 第一种情况 1 ) 形成原因。初灌时球塞卡管或混凝土本身的原因， 如坍落 度过小、 流动性差、 夹杂过大的卵石、 拌和不均匀、 运输途 中产生 离析、 导管接缝处漏水、 雨天运送混凝土未加遮盖等使混凝土中 水泥浆被冲走 ， 粗 集料集中而造成导 管堵塞 。2 ) 处 治办法。可采 用长杆或长的钢筋冲捣管内混凝土， 用吊升设备抖动导管， 或在 导管顶加装大的储料漏斗( 一种行之有效的办法) ， 填加一定数量 的混凝 土进 行抖 动 ， 如仍不 奏效 ， 可将导 管连 同管 内混 凝土 一起 拔出孔内， 进行清理后采取 1 2中第二种处理方案， 重新吊装导 管， 重新灌注。若此法仍不奏效则按断桩的处理方法。 1 2 2第二 种情况 法加 固地基具有施 工速度快 、 工程造价低 、 固结 时间短 、 加固效果 3 房 明杰 振 冲碎 石置换 桩加 固软 弱地基 的应 用 j 山西建 显著等许多优点 ， 是 目前软弱土、 砂土等不良地基提高承载力 ， 防 筑， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 1 ) ： 2 5 2 7 止液化的最好方法。尤其适于目前采用 7 5 k w1 5 0 k w 大功率 4 王小慧， 李向阳， 杨路明， 等 浅谈碎石振冲桩的设计与检测 振冲器加固地基 。对于加 固深度较 深的情况 ， 效果 更为 明显 。所 j 陕西煤炭 ， 2 0 0 2 ( 3 ) ： 6 - 7 以其发展前景尤为广阔。 5 刘亚红 振冲碎石桩加 固地基的应用与分析 j 山西焦煤 参考文献 ： 科技 ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 4 ) ： 1 2 4 1 2 5 1 宁耀忠 振冲法加固软土地基的设计与施工 j 中外建筑， 6 黄浩峰， 蒋祖浩， 邓敬友 浅谈振 冲碎石桩处理软土地基的 1 9 9 8 ( 4 ) ： 1 5 1 7 几个问题 j 西部探矿 工程 ， 2 0 0 4 ( 7 ) ： 3 1 3 3 2 黄 宝龙 ， 刘