振冲碎石桩在处理软土地基中的应用

1、振冲碎石桩在处理软土地基中的应用张恒摘要:本文通过自己在见习期对碎石桩工作的认识介绍了振冲碎石桩处理软土地基的材料要求、机械设备、质量标准、施工工艺及布桩方法。关键词:振冲碎石桩,软基。振冲碎石桩是利用一个产生水平向振动的管状设备,以高压水流边振冲边冲在软弱粘性土地基中成孔,在孔内分批填入碎石加以振密制桩,与周围粘性土形成复合地基,又可称为振冲置换法,这种方法的优点是加固期短,可以采用快速连续加载方法施工路堤,对缩短工基十分有利。本法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。丹庄高速公路第七合同段大洋河西岸地基属软土地基,通过钻孔揭露深度内软土路段地层主要以第四纪海相、海陆交互相沉

2、积地层为主,主要为亚粘土,粘土,淤泥质亚粘土,上部0.8米3.5米为软塑状态的粘性土,其下的软塑流塑状态的淤泥质粘土、淤泥质亚粘土、粉细砂地层,该层物理力学性质差,具有高压缩性、低承载能力等特点,其天然含水量为24.3%58.9%,接近或大于液限,孔隙比0.951.660,饱和度大于95%,液性指数为0.91.5, 压缩系数大于0.7,垂直固结系数小于2.010426.0104m2,三轴凝聚力为1725Kpa,十字板抗剪强度为1540Kpa,固结程度差、强度低。其下卧层变化大,既有基岩层,也有卵砾石、粉细砂层等第四系地层,下伏厚层粉细砂层夹亚粘土、亚砂土,松散至稍密状态,属可液化地层。该路段采

3、用碎石桩处理,处理总长度895米,总面积4.74万平方米。总计根数为6986根,进尺89122延米,2003年8月底到2003年10月底两月完工。1、振冲碎石桩处理的主要机具:振冲碎石桩所用的施工机械振冲器的主要型号有ZCQ-13、ZCQ30、ZCQ55等,振冲碎石桩的施工机具跟据施工具体情况选用,本工程施工段较长,工程量大,沉管深度大,桩径为1.1米的实际情况先用ZCQ100振冲器10台,QY16吊车5台,QY25吊车3台,ZL20装载机8台,150KW 发电机8台,22KW高压泵8台,3.0KW污水泵20台,22KW污水泵2台,7.5KW污水泵5台,另有经纬仪,水准仪,电控箱等。2、振冲碎

4、石桩处理的主要材料要求:1填料:填料应采用含泥量不大于10%的未风化的净砾石或轧制碎石,粒径为20mm50mm。2水:水取用水井,或一般的食用水即可。3、碎石桩的施工工艺:本段碎石桩的施工工艺以下程序进行,整平原地面振冲器就位对中成孔清孔加料振密关机停水振冲器移位。施工工艺流程图如下: 图一:碎石桩施工工艺流程图碎石桩施工应根据制桩试验成果严重控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的留振时间。水压视土质情况及其强度而定,一般对强度较低的软土,水压要小些;对强度较高的土,水压宜大。成孔时水压宜大,制桩振密时水压宜小。水量要充足,使孔内充满水,以防止塌孔。应严格控制电压稳定,一般为360400伏之内

5、。应控制加料振密过程中的密实电流,密实电流的规定值应根据现场制桩试验定出,宜为潜水电动机的空载加上10A15A,或为额定电流的90%左右;严禁在超过额定电流的情况下作业。振冲器在固定深度位置的留振时间宜为10s20s填料要分批加入,不宜一次加料过量。每一深度的桩体要在未达到规定密实电流时应继续加料,继续振实。本工程根据实际情况进行成桩试验,通过对五根桩的试验确定技术参数如下:造孔电流:50120A 加密电流:7085A 造孔水压:0.20.4MPA加密水压:0.20.3MPA 留振时间:79S 加密段长度:300500mm4、施工工艺的具体要求如下:(1、地面:清除施工现场的障碍物及杂物(石块

6、、树根、垃圾等。在低洼处、河塘沟渠中应先清除淤泥,抛石挤淤,再填筑砂砾至水平面上50cm 后,再进行填前碾压,清理范围应使粉喷桩机有足够的施工操作场地并符合设计的长度和宽度。再进行施工放样,定出桩位。(2、振冲器就位对中:起吊振冲器,对准桩位,检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。(3成孔:打开水源,启动振冲器,使其在压力水冲击作用和振动作用下贯入地层至设计深度,在贯入的过程中,要控制振冲器的竖直度,注意调节水压和成孔电流的大小,也可以根据返水出来的砂或泥以确定当前打入处的土层情况。(4清孔:成孔后,孔内泥浆稠度大,为排出孔内稠浆,振冲器在孔底停留约1min,借助压力水将泥浆排出。(5加料

7、振密:采有连续加料法自下而上制桩,每次填料数量应根据土质条件而定,然后将振冲器沉至填料中进行振实。当振冲器的工作电流达到密实电流时迅速提起,再继续加料、振密,如此反复直至孔口。(6关机停水:振冲器完成一根碎石桩后,即关机停水,移位至下一个桩位施工。其整个施工过程的流程图可以如下所示: 图二:振冲碎石桩施工过程流程图(7施工顺序一般采用“由里向外”(图a或“一边推向另一边”(图b的方法,这样有利于挤走部分软土。对抗剪强度很低的软粘土地基,为减少制桩时对原土的扰动,宜用间隔跳打的方式施工(图c 。当加固区毗邻其它建筑物时,为减少对建筑物的振动影响,宜按(图d所示的顺序进行施工。必要时可用振力较小的

8、振冲器施工。 5、碎石桩工程施工的施工组织:振冲碎石桩的施工,一般均按二班作业配备人员,开始施工后,若机械不发生故障,或不下大雨雪,机械基本不停,直至打完。人员配备如下:施工技术负责人1人(负责行政和技术工作;机长(工长 1人(负责现场施工及机械维修等;记录兼质量员1人(按机组数定,每个机组1人钻机操作工2人(按机组数定,每个机组2人机修工1人电工1人材料员 2人司机 2人(每个机组分别要求吊车司机,铲车司机各1人合计11人6、振冲碎石桩施工的质量保证措施:(1、每个施工段在施工前试桩通过试桩方式验证机械性能及工艺是否能满足施工的要求。(2、取得符合设计要求的各种数据,如:钻进速度、造孔电流,

9、造孔水压,加密电流,加密水压,加密段长度,留振时间,填料量等。(3、核查其地质情况是否与设计相符。(4、加强自检,切实做好原始记录,发现问题时及时处理。7、振冲碎石桩的质量检验:1桩材料应由未风化的净砾石或者轧制碎石而成,粒径宜为20mm150mm,含泥量不大于10%。2设置试验桩时,应认真仔细地记录桩的灌入时间和深度,冲水量和水压、压入的碎石量和电流的变化等,以确定桩体在密实状态下的各项指标,以此作为控制指标。3施工时碎石量应分批加入。每次加料量一般为1m堆高的填料。4设置碎石桩时,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值。5 碎石桩的质量检验标准见表 1 表 1：碎石桩的

10、质量检验标准 ： 项次 检查项目 规定值 1 桩距(mm ±150 2 桩径(mm 不小于设计 3 桩长(m 不小于设计 3 4 灌碎石量(m 不小于设计 5 竖直度（%） 1.5 6 灌碎石量 不小于设计 检查方法 抽查 2% 抽查 2% 查施工记录 查施工记录 查施工记录 查施工记录 6）碎石桩的密实度抽查 5%，要求用重型动力触探测试，贯入量 10cm 时，击数不小于 7 次。 8、碎石桩施工的注意事项： 碎石桩施工的注意事项： (1事先应挖除地表和地下的障碍物(如：石块、树根等，并将地面大 致整平。碎石桩顶面铺上 70cm 的砂砾。 (2每次钻杆下沉前，均应用垂球线检查钻杆的

11、倾斜度，并调整到不大 于 1.5方能开钻。 (3每根桩开钻后必须连续施工严格控制电压稳定，水压的大小，以及 留振的时间。不得间断。严禁在超过额定电流的情况下工作。 (4成桩过程中，控制好砂砾的灌入量，作好详细的施工记录，注意观 察反出来的水的情况，核实地质情况，做好排水工作，严禁污水或 泥沙排入附近的河道，农田，造成堵塞，污染。 (5在边坡附近施工时，应采取措施确保边坡的稳定。 (6施工中及移动机时，应注意不要碰掉桩位标志。 (7每日的施工原始记录应交现场施工负责人核查，正确无误后，交现 场监理人员检查签认。 (8做好施工中的安全工作。 9、结束语： 结束语： (1 碎石桩处理软土地基在我们丹庄高速公路第七合同段施工取得了良好的 效果，该法施工简便，形成的复合地基强度较高，质量可靠。是高填方 软土地基及桥梁、结构物两侧、软基处理的理想方法。经过碎石桩处理