秦沈客专振动挤密砂桩加固软基施工工法

振动挤密砂桩加固软弱地基施工工法（2000－15字号）二OOO年九月九日一前言砂桩是一种处理软弱地基的方法，本工法为采用重复压拨管法施打振动挤密砂桩加固软弱地基，该法成桩工艺效果较好，我局在秦沈客运专线软弱地基工程中采用此方法加固地基，地基承载力显著提高，取得了较好的社会效益和经济效益。二特点1、适用范围广，适用软弱粘土和松砂地基。2、能适应快速加固地基，加固后勿需压载，即可进行上部工序施工。3、砂桩既具有普通砂井的排水作用，又具有类似摩擦桩的支承作用，在软弱粘性土中，可以构成复合地基，提高地基承载力，加速固结沉降，改善地基的整体稳定性；在松散砂土中，增大相对密度，防止振动液化。4、材料来源广、用工少、工效高、工程造价低。三适用范围在软弱粘性土地基加固中采用本工法，可以使软弱粘性土层构成砂桩复合地基，提高地基承载力，加速固结沉降，改善地基的整体稳定。在松散砂土地基加固中，可以增大相对密度，防止振动液化。四工艺原理振动挤密砂桩是将桩尖、桩管插入待加固软弱地基中，通过上下提降压拨桩管灌砂和利用置于桩管顶上的振动打桩锤的振动作用，使地基得以挤密，从而使地基得到加固。下沉桩管对周围地基土产生挤压作用，往沉入土层的桩管灌砂后，在振动条件下，将桩管拨起H高，使砂下落，然后再将桩管压下H1高(H1<H)，用桩尖挤压灌入砂，使桩径扩大，把落入桩孔内的砂挤密压实，如此重复进行，直到桩管拨出地面。五设计要点1、桩的材料使用中粗砂或砾砂，最好采用粗砂，并注意其级配。砂料中大于0.5mm的砂含量在50%以上，含泥量小于3％。2、桩的尺寸(1)桩径：用振动挤密砂桩机和重复压拨管法施工选用砂桩直径0.5m。(2)桩长：根据软弱土层厚度，砂桩长度为4.2m。(3)桩距：采用等边三角形布置，按置换率要求砂桩间距按1．0m。3、灌砂量当桩距与桩的排列确定后，一根桩所担负的挤密范围即是一个定数。地基土密度的增加靠其孔隙的减少，把原地层的密度加密到需要的密度，孔隙减少的数量可通过计算得出。灌砂量值计算公式如下：式中：V——灌砂量值e0——天然孔隙比e1——要求的孔隙比A——根桩担负的加密面积，按等边三角形布置，若桩距为L时，H――砂桩的长度(m)每根桩设计灌砂量为0.82m3。4、垫层砂桩施工完毕后，在砂桩项部铺设0.5米厚砂垫层，垫层要分层铺设，用轻型压路机或冲击夯碾压密实。在地面很软不能保证施工机械正常行驶和操作时，在砂桩施工前铺设垫层以利施工顺利进行。六机具设备本工法采用DZ—60振动沉管挤密砂桩机，其主要部件有可移动的打桩机门架、桩锤、提升系统、桩锤导向架、横向移动机构、操纵系统、桩管、桩尖、装砂料斗等部分组成。挤密砂桩机的桩尖部分对挤密砂桩施工质量和工效有很大影响。一般桩尖有三种形式，即限位活瓣式、锤头式和加护套锥头式。其中限位活瓣式桩尖下砂快，但容易变形，挤压效果较差；锥头式桩尖挤压能力强，但遇有缩孔现象下砂困难；加护套锥头式桩尖下砂流畅，挤压能力强，缺点是下桩管时阻力增大，加工较复杂，秦沈客运专软弱地基加固中，经比较三种形式桩尖，以加护套锥头式桩尖较为理想，并在施工中应用。七施工工艺机具定位机具定位桩管沉入桩管沉入加料加料反复进行直至地面反复进行直至地面拔管拔管桩管下压桩管下压拔管拔管机具定位机具定位桩机就位：首先检查桩机的平整度和桩管的垂直度，检查时采用全站仪按垂直两个方向进行检查、调整，以保证桩身的垂直度。进行桩位检查时，使桩管横向、纵向移动，以保证桩管尖与点位对中。(2)启动桩锤电机使桩锤振动，使桩管下沉，桩管下沉入土后，严格控制沉入深度，以确保达到设计桩长，注水至一半沉管处。(3)灌砂：桩管插入到设计标高时，开始上料，上料时严格控制灌砂量，按照设计砂量的1.1～l.2倍进行灌入，若桩管中一次装不下所要灌入的全部砂量，可以在振动挤密过程中补足。(4)沉桩过程中的振动挤密：提升桩管1.0m左右，打开桩尖。桩管提升速度控制在2m／min降落桩管，振动挤压15～20s(观察砂料变化，如砂料不减少，说明桩尖没有打开，要继续提升桩管，直到桩尖打开为止)。(5)其后，每次提升桩管50cm，挤压时间为桩管难以下沉为宜，如此反复升降压拨桩管，直至所灌砂将地基挤密。(6)完成该桩灌砂量，桩管提至地面，桩管移到下一桩位。3、技术要求项目质量标准和允许许误差桩身垂直度不大于1.5LL％（L为桩长）桩位（纵横向）不大于D/2（D为桩径）灌砂量满足灌砂量值标准贯入试验N63.5不小于于10桩身（挤密法）不大于100mmm桩径（挤密法）－20mm4、施工注意事项(1)施工标高：砂桩施工标高高于基础底面设计标高l米，以便开挖基坑时将没有充分挤密的或被挤松的表层土完全挖去。(2)砂料：应采用渗水率较高的中粗砂，大于0．5mm的砂含量占总重量的50%以上，含泥量小于3%，含水量控制在7％一9%。(3)桩管下沉过程中，应沿导向架，并始终保持同导杆平行，如发生桩管偏斜须及时扶正桩管。(4)打桩顺序(图二)：采取梅花型的插打法，施工推进按先打第一排的各桩，接着向前推进隔一排打第三排的各桩，然后再退回一排打第二排各桩，以此类推。(5)扶桩管对桩位，一定要在停机状态下进行，并在桩管的横向和纵向有专人观察桩管对位情况，发现偏斜要随时纠正，以保证桩管垂直下沉。（6）实际灌砂量没有达到设计用量要求时，应在原位。将桩管打入，补充灌砂后复打一次，或在旁边补桩一根，桩体在施工中必须确保连续、密实。（7）砂桩施工完毕后，铺设0.5m厚砂垫层，应采用洁净中粗砂，细粒土含量不应大于5％，并不含有植物杂质。砂垫层的施工工序：铺砂→洒水→压实→检测。压实厚度为20～30cm，压实质量达到中密以上，应满足地基系数K30≥110Mpa/m。八劳力组织表二顺序人员名称数量（名）工作内容1工班长1全面负责桩机施施工2技术员1负责挤密砂桩记记录3安全员1砂桩施工安全4卷扬司机2操作卷扬机5投料员6扶正砂桩管及向向管内投料料6起重工1砂桩机行走7电工1发电、接通电源源8合计13砂桩施工原始记录施工单位：设计桩长：场地地平标高：工程名称：锤重量：设计桩径：区段里程：桩管直径：桩径类型：表三序号施工日期桩位编号桩管深度（m）设计深度（m）实际深度（m）有效桩长（m）桩底标高（m）提管时间设计灌量(m33)实际灌量(m33)充盈系数备注总计(d)始(d)终(d)九质量措施1、料源控制砂桩所用砂采用渗水率高的中粗砂，大于0．5mm的砂含量在50％以上，含泥量小于3％。2、桩长控制(1)以设计桩长为准，沉管达到设计深度即终孔。(2)以沉管灌入度为准，施工时沉管灌入度小于15cm/min即可终孔。(3)以沉管过程中电流值为准，沉管时，当仪表显示120～130A，瞬时电流超过150A时，坚特2分钟可终孔。3、桩体质量控制(1)施工前，将路幅范围内原地面上的不适用材料全部清除。（2）灌砂量不得小于设计值。（图三）图三桩深与灌砂量的关系(3)控制桩管的拨出高度和留振时间。桩管在拨出时边拨边振动，以使砂达到中密状态，每次拨出高度1－2m，留振时间10—20S。(4)反插桩管桩管底面距地面2m时，进行反插，具体操作：拨管1m，留振5～10s，反插桩管0．5m左右，留振10—20s，再反插，重复上述过程至地面。4、质量检查⑴检查设备及方法：采用N63.5动力触探和载荷试验对砂桩及复合地基进行检测。动力触探既有勘探和测试的双重效能，又具有设备简单、操作方便飞速度快、工效高、费用省、适用范围较广的特点。本工法采用的主要试验设备有N63.5重型动力触探仪、承重架、提升设备、起拔设备、动力设备等。检查方法：在选定的检查位置连续锤击贯入，记录每贯入0.1m的锤击次数（表四）表四挤密砂桩施工检查记录表编号：里程：深度（m）击次（次）深度（m）击次（次）深度（m）击次（次）检查位置示意图图：检查结果：处理意见：检测单位：试验员：日期：N63.5动力触探的结果：深度锤击数0～0.5mN63.5＝5～6击0.5～1.9mN63.5＝11～13击1.9～2.8mN63.5＝8～12击2.8～4.2mN63.5＝14～20击平板载荷试验是在板底平整的刚性承压板上加荷，荷载通过承压板匀布传递给地基，以测定地基土的变形特性，评定地基土的承载力，载荷试验较费时费力，一般和其他方法作对比用。测试设备主要有承压板、加荷系统(千斤顶、压力表等)、反力系统、观测系统(观测支架部件、测量仪表)四部分组成。检查方法：在选定的检查位置按规定逐级加荷和记录百分表读数，达到沉降稳定标准后，再施加下一级荷载。加密后地基承载力达到180Kpa以上。(2)检查时间：砂桩成桩两周后开始检测。(3)检查位置：随机抽检。⑷检查数量：动力触探，总根数的2％；载荷试验，总根数的3％。5、其他保证措施施(1))加强队伍伍思想教育育，提高全全员质量意意识；(2))执行贯标标程序，实实行全面质质量管理；；(3))实行技术术交底制度度，严格按按工艺方案案施工；(4))严格自检检制度，狠狠抓落实，坚坚持在质量量问题上技技术人员的的一票否决决权；(5)对添添料进行严严格划分，及及时掌握砂砂的各项指指标，力求求测试的数数据可靠真真实；(6))认真学习习《暂规》、《细细则》，研研究工艺方方案，强化化测量工作作，完善检检测手段；；⑺抓好标准化作业业和规范化化施工，严严格控制施施工工序，使使工程质量量不断得到到提高。十安全措施施振动挤挤密砂桩施施工时，除除严格遵守守《建筑工工人安全技技术操作规规程》、《秦秦沈客运专专线铁路路路基施工技技术细则》和和有关砂桩桩机械施工工技术安全全规则外。特特别应遵守守以下规定定：1、凡凡是进入施施工现场人人员必须戴戴安全帽，高高空作业人人员要系安安全带；2、禁禁止非操作作人员上机机操作；3、桩桩机工作时时，除本机机操作人员员外，其他他人员必须须离开桩机机一定距离离，以免桩桩机部件坠坠落伤人；；4、现现场使用的的电器设备备，一定要要有接地装装置，以免免发生漏电电现象；5、移移动、检修修电器设备备必须切断断电源严禁禁违章作业业：6、遇遇有六级以以上大风时时，禁止高高空作业；；7、定定期对设备备进行维修修保养，不不得带病运运转。十一技术经济济效益l、振振动挤密砂砂桩主要用用料为中粗粗砂或砾砂砂，一般可可就地取材材，且价格格便宜，每每米砂桩费费用约45元，我局局秦沈客运运专线路基基施打砂桩桩3266根，总进进尺137718米，总费用用约62万元，工工程造价较较低，说明明采用振动动挤密砂桩桩经济上是是合理的。2、挤挤密和振密密效果显著著，根据载载荷试验，加加密后地基基允许承载载力达到180KKpa以上，说说明挤密砂砂桩技术