振动碎石桩复合地基处理施工及检测

1、广东省东-深供水改造工程（期）B1标石山明槽（Q12+100至Q12+350桩号）振动碎石桩复合地基处理施工及检测吴 仁 海（中国水利水电第九工程局 贵州 贵阳 550001）摘要：简述广东省东-深供水改造工程（期）石山明槽（Q12+100至Q12+350桩号）振动碎石桩复合地基处理施工及检测，重点介绍施工技术方案和检测方法。关键词： 复合地基 振动碎石桩 施工工艺方法 检测 一、 工程概况广东省东深供水改造工程是从广东省东江引水至深圳和香港的输水工程，工程全长约50公里，总投资约50亿元，整个工程内容包括泵站、渡槽、隧洞、明槽、箱涵等；其中，箱涵和明槽都建立在土质地基上，相应要求土质地基必须

2、具有足够的承载力，本工程要求地基承载力为400kPa，本工程B1标段石山明槽（Q12+170至Q12+350桩号）地基土层局部含大量粉砂、细砂、中砂，并含大量粘粒，地下水位埋藏浅，为砂性粉质粘土，经地质勘探结果为设计开挖高程以下6m内仍为松散性砂性粉质粘土，达不到设计要求的地基承载力指标，设计单位要求采用震动碎石桩法进行地基处理。振动碎石桩桩径为0.48m，桩距为0.8m，梅花形布置；复合地基设计承载力为400kPa。(1) 工程特点该输水明槽基础开挖底面宽度为10m，两侧放1:1.5的边坡，设计开挖基础高程为10.3609.360，设计坡降为4 。分别在桩号12+33812+344、12+2

3、9012+293、12+21512+217、12+18012+184四个部位存在三条由附近村庄排污形成的小冲沟，致使以上几个部位的基础泥土为黑色，且含粘性淤泥较重。在正式进行碎石桩施工前，必须通过试桩确定碎石桩的施工参数：进桩速度、一次灌石量、震密电流、留震时间、拔管速度等。但试桩时间较长，一般不少于15天。工程所处地形较为平坦，地势开阔；但基础开挖槽内仅10m宽，且原地面线与设计开挖高程面高差较大(7m)，不利于施工设备布置和交通。(2) 工程量每排9根碎石桩，共1620根，桩长3.56m，总桩长为8100m。二、 施工资源投入整套施工设备包括桩架（1台）、振动锤（1台）、卷扬机（1台）、0

4、.2 m3下料斗(1个)、0.2 m3手推车(1辆)、1T机动翻斗车(1辆)、90KW发电机（1台）、交流电焊机（1台）、密实电流表（1台）；振动锤型号为YZ60，电动机的功率为60KW，振动锤下接成桩管长6.5m，桩管直径(外径)为0.5m；桩架型号为DJB60，侧面设有检修爬梯桩架后面设卷扬机用于牵引碎石桩加料斗。成桩管入土端成锥状，且锥由4瓣钢板组成，可自动开合，成桩管管身从下至上用白油漆对管身高度进行标注，间距为1m。施工设备、人员投入量见表1和表2。表1 施工投入机械设备一览表序号设备名称型号单位数 量备 注1振动头YZ60台160KW2卷扬机5T台118.5KW3桩架DJB60台1

5、4下料斗个15手推车0.2m3辆46机动翻斗车1T辆17发电机康明斯台I90KW8交流电焊机BX6-200台19气焊切割装置套1表2 施工投入人员一览表序 号人员名称数 量备 注1项目负责人12现场管理人员23技术员24质检员25机 长26发电工27加料工88机修、电工2合 计21三、 施工方法(1) 施工程序振动碎石桩施工程序如下图所示：地基开挖至设计高程打桩设备进场安装试 桩（15根）桩身承载力检测（15天后）获取碎石桩控制参数碎石桩正式施工碎石桩检测（1个月后）碎石桩施工结束施工设备退场碎石桩施工流程图(2) 具体方法桩点位放线检查桩管垂直度、水平位置偏差值提起振孔器(包括振动锤和桩管)

6、对准孔位启动振动锤桩机就位调整符合施工规范要求挤土成孔提起振孔器倒入填料振捣填料观察密实电流提起振孔器，多次振捣，直至桩顶桩架移动，制下一根桩 桩点位放线 用经纬仪或全站仪放出明槽建筑物中心线及桩号，然后用30m钢卷尺沿轴线和起始桩号逐排将桩中心点位放出，且要求桩中心点位呈梅花形布置。 桩机就位机械设备进场前，先将施工场地平整并在表面铺填0.3m厚的石粉或碎石，以便桩机施工行走，先用枕木沿平行于明槽轴线方向铺设，横向间距为1m，但必须避开桩点位所在范围，枕木间用码钉连成整体；然后在枕木上铺设两根直径为400mm的钢管滚筒，最后在滚筒上安装机架。桩机就位后，将桩管按预定的打桩顺序从一侧开始就位，

7、并用垂球和钢卷尺测出就位桩管的垂直度和水平位置偏差，垂直度偏差不应大于1.5%，水平距离偏差不大于20mm。如有偏差，及时调整。 填料用碎石质量要求填料用碎石必须是未风化的新鲜石料，碎石粒径为2050 mm。本工程采用的碎石为新鲜花岗岩。 打桩顺序、方法为保证碎石桩的垂直度和减小后打桩对先打桩的影响，本工程采用跳打法，即同一排桩采取隔一桩打一桩的办法。 沉管桩机、桩管就位后，开动振动锤，桩管在强迫振动下沉入土中。但必须控制振动沉管的速度，通常沉管速度为1.5m/min为宜。否则易对土层引起过度的扰动。 填料桩管沉到设计标高后，停止振动，用小斗车将碎石卸入吊斗中，再通过卷扬机提升吊斗将碎石灌入桩

8、管内，每次灌石量通过试桩为0.19m3/m。 拔管一般采用单打法，即开始拔管时，先振动510s，观察密实电流达到90100A，再拔管，并边振边拔，每提升0.81.0m停拔，振动510s，观察密实电流达到90100A后再拔管0.81.0m，再振动510s，如此反复进行直至地面，拔管速度控制在11.5m/min范围内。对于较软弱的地层（如淤泥及淤泥质土等），拔管可采用反插法，即在振动拔管过程中，每提升0.81.0m后，将桩管反插（下沉）0.30.5m，再提升0.81.0m，再将桩管反插（下沉）0.30.5m，如此反复进行直至地面，拔管速度应控制在1.0m/min范围内。 成桩桩管拔除地面后即完成该

9、条桩施工，移机施工下一条桩。 桩头挖除振动碎石桩地基表面1m范围内密实度较差，需在碎石桩检测完成后挖除。以上碎石桩施工控制参数均通过试桩获得。(3) 碎石桩施工应注意事项(4) 碎石桩检测碎石桩施工完毕后，必须对碎石桩施工效果进行检测。本工程碎石桩采用重型(2)动力触探对比检测法进行检测，共检测11个点；其中，桩间土检测点5个，桩身检测点6个。碎石桩检测投入设备包括：XY-1A型钻探机1台，重型(2)触探器1套。该碎石桩检测分两段次进行，第一次检测结果如下表3示。东深供水改造工程B1标Q12+100Q12+325桩号（动力触探）碎石桩检测记录表表3 （重型2触探试验）点号11.3施工日期1.1

10、2点号ZT1施工日期点号52.4施工日期1.28桩长5.0检测日期2.17-3桩间土检测日期2.17桩长5.0检测日期2.18深度m击数深度m击数备注深度m击数深度m击数备注深度m击数深度m击数备注0.1挖 空3.880.1挖 空3.8反弹0.1挖 空3.840.23.980.23.90.23.940.34.080.34.00.34.040.44.180.34.10.344.140.54.280.54.20.544.24桩底土0.64.380.64.30.644.340.734.480.71( 黑色淤泥 )4.40.754.450.854.580.84.50.844.590.984.680.9

11、4.60.944.691.084.791.04.71.044.7111#静载试验点1.184.8141.14.81.154.8121.284.981.24.91.254.9121.385.081.315.01.355.0121.485.113桩底土1.45.11.455.181.585.2131.55.21.555.281.685.391.65.31.645.361.7105.491.715.41.745.481.895.5101.815.51.855.581.995.61#静载试验点1.915.61.955.62.085.72.015.72.055.72.185.82.125.82.185.

12、82.295.92.225.92.2105.92.386.02.326.02.3116.02.496.12.446.12.4116.12.586.22.546.22.596.22.6106.32.676.32.666.32.7106.42.746.42.746.42.8106.52.826.52.846.52.9102.922.953.0103.033.053.1113.133.153.293.273.253.373.3133.353.493.4193.453.583.5193.563.683.6303.663.783.7反弹3.75点号ZT2施工日期点号151-5施工日期2.18点号52.4

13、施工日期52-4桩间土检测日期2.18桩长5.0检测日期2.18151-3桩间土检测日期2.18深度m击数深度m击数备注深度m击数深度m击数备注深度m击数深度m击数备注0.1空桩3.90.1空桩3.980.1空桩3.960.24.00.24.080.24.0140.34.10.34.1130.34.1360.41( 黑色淤泥 )4.20.344.2200.41( 黑色淤泥 )4.2反弹0.54.30.544.3230.54.30.64.40.644.4反弹0.64.40.74.50.784.53#静载试验点0.74.50.84.60.884.60.84.60.94.80.984.70.94.7

14、1.04.91.084.81.04.81.15.01.184.91.14.91.215.11.285.01.25.01.35.21.385.11.35.11.45.31.485.21.45.21.515.41.585.31.55.31.65.51.685.41.615.41.75.61.785.51.75.51.815.71.8105.61.815.61.965.81.9115.71.975.72.0185.92.0125.82.0105.82.1216.02.1165.92.1105.92.2206.12.2126.02.2126.02.3246.22.3116.12.386.12.4356

15、.32.496.22.466.22.5反弹6.42.586.32.556.32.66.52.686.42.636.42.72.786.52.736.52.82.8132.852.92.9142.943.03.0173.043.13.1153.143.23.293.233.33.373.333.43.483.433.53.5133.533.63.6123.633.73.7123.733.83.883.85第一次共检测3条碎石桩桩身，3点桩间土。总进尺25.5m。碎石桩桩身检测结果为：113桩和1515桩等2根碎石桩检测触探击数N值普遍大于8击，呈密实状，密实度好。其桩间土存在黑色淤泥类软土，03

16、.5m深度段的触探击数N值一般小于1击，土质呈饱水，软塑状态，3.5m以下N值330击,呈硬塑至坚硬状态,试验表明为反弹。524桩在02.0m深度段为45击，于2.0m深度以下段大于4击以上。其桩间土击数由上而下呈增加趋势，在深度02.0m范围内击数小于1击，2.0m深度以下普遍大于4击，2.5m以下试验击数为反弹。检测结论：本次检测6点，其中试验碎石桩3根，桩间土3点。有2根碎石桩的触探击数8击以上，密实度高，1根(524)在深度00.2m击数为45击，密实度稍差，2.0m以下为4击以上，密实度较好。检测桩间土，其桩间土存在黑色淤泥类软土，03.5m深度段的触探击数N值一般小于1击，土质呈饱

17、水，3.5m以下N值330击，呈硬塑至坚硬状态，试验表现为反弹。桩间土大部分由于土层含大量细砂、中砂，而且，地下水位埋深较浅，施工碎石桩时，会导致局部“砂土液化”问题，并且引起检测点击数偏小。桩间土在碎石桩施工工程中，因地下水埋藏浅，粉土、粉砂、细砂、中砂地层容易产生“液化现象”，适当考虑降低地下水位可以降低这种 “液化”程度。这种施工过程引起的土层变软是暂时的，随着工程的竣工，土体强度会随时间增加而重新固结，地基土强度有所提高的，提高的幅度，可以通过对比试验取得相关经验资料。第一次检测碎石桩为桩号Q12+17112+200、Q12+29112+350段，碎石桩平面布置及检测点平面布置见图2、

18、图3、图4。由于第一次碎石桩效果检测是在碎石桩施工结束15后天进行的，因为碎石桩复合地基经振动排水后需要碎石与土重新粘合的过程，该过程一般要在1个月后才能完成，加上该工程部位的地下水埋深很浅且非常丰富，鉴于此，业主监理和设计单位要求碎石桩施工结束1个月后重新对试验效果较差Q12+325Q12+350桩号段进行检测。第二次碎石桩检测成果见下表4所示。东深供水改造工程B1标Q12+325Q12+350桩号（动力触探）碎石桩检测记录表表4 （重型2触探试验）点号1-3桩施工日期点号4-6桩施工日期点号12-8桩施工日期桩长4.40m检测日期桩长4.60m检测日期桩长4.70m检测日期深度m击数备 注

19、深度m击 数备 注深度m击 数备 注0.120.110.160.260.270.270.380.380.380.480.490.480.5100.5110.5100.6110.6110.6100.790.7120.7110.880.8120.8120.990.9110.9121.0111.0111.0121.1101.191.1111.291.291.2111.3111.391.3121.4121.4101.4111.5101.591.5121.691.681.6101.781.781.7111.881.891.8121.991.981.9132.0112.082.0162.1122.192.

20、1142.2112.2102.2162.3102.3112.3142.482.4112.4162.5132.5102.5172.6122.6102.6152.7112.7112.7162.892.8102.8142.9102.9122.9263.0113.0133.0223.1123.1123.1243.2103.2123.2193.3113.393.3173.4123.4103.4183.5133.5113.5163.6123.6103.6163.7113.793.7153.8133.8103.8173.9103.993.9174.0114.0124.0194.1124.1134.1204.

21、2154.2124.2204.34.3164.3214.44.416反弹4.4224.54.54.522反弹4.64.64.64.74.74.74.84.84.84.94.94.95.05.05.0点号4-6土施工日期点号4-6桩施工日期点号YT1施工日期桩长检测日期桩长4.60m检测日期桩长检测日期深度m击数备 注深度m击 数备 注深度m击 数备 注0.124-6桩间土0.1212-8桩间土0.11YT1原状土0.230.230.2淤泥0.330.340.3淤泥0.440.450.4淤泥0.550.540.50.5淤泥0.650.630.60.5淤泥0.740.740.71淤泥0.840.8

22、60.80.5淤泥0.940.960.90.5淤泥1.051.071.01淤泥1.171.171.131.261.261.231.361.351.321.451.451.441.571.541.59变硬1.651.661.651.751.741.751.841.841.841.941.931.942.062.052.062.162.152.172.272.292.292.372.382.3102.482.472.4132.572.5102.5122.662.6112.6102.762.782.7132.872.8102.8192.982.9132.9193.083.0113.0103.183.183.1