淺談擠密碎石樁的施工

高純禮

(黑河市嫩黑公路建設(shè)指揮部)

1 施工技術(shù)要求和參數(shù)

1.1 樁的平面位置

樁在縱橫方向均不易小于三排，可按等邊三角形或正方形布置。嫩黑公路采用的是等邊三角形，在平面上呈梅花形布置(布置區(qū)域邊線與構(gòu)造物基礎(chǔ)輪廓線平行)。加固寬度至坡角外3 m(不少于1排樁)，樁間距S=1.5 m。

采用等邊三角形布置對(duì)松散地基的擠密效果比較均勻。

樁頂可根據(jù)情況鋪設(shè)50 cm左右與樁體材料相同的墊層，本合同段采用50 cm碎石墊層。

1.2 樁孔直徑

應(yīng)根據(jù)置換要求和所選用的成孔設(shè)備及成樁工藝等因素確定，一般灰土樁為30～60 cm，碎石樁為30～80 cm，對(duì)于粘土質(zhì)土地基宜選用較大的直徑，本合同碎石樁直徑為50 cm。

1.3 樁孔間距

一般土及灰土樁為樁徑的2～3倍，砂石樁為樁徑的2～4倍，本合同段為1.5 m，是樁徑的3倍。

1.4 樁的長度

樁長應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況工程要求和成孔設(shè)備等因素確定。

當(dāng)?shù)鼗械乃绍浲翆雍穸炔淮髸r(shí)，砂石樁長度宜穿透整個(gè)土層;厚度較大時(shí)，可按不小于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面濃度確定，用于處理易液化松散砂層時(shí)，樁長應(yīng)達(dá)到可能液化土層的底部，并伸入穩(wěn)定土層;本合同段的碎石樁計(jì)算長度均穿透液化土層，一般為8～11 m，最長樁長為13.5 m。

1.5 復(fù)合地基承載力

復(fù)合地基承載力應(yīng)按現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，也可按下式計(jì)算:RSP=(1-m)R1+mR2

式中:RSP為復(fù)合地基容許承載力，kPa;R1為樁間土的容許承載力，也可同用加固前天然地基容許承載力代替，kPa;R2為樁體容許承載力，kPa;m為面積置換率m=d2/de2。

其中:d為樁的直;de為等效影響圓的直徑。等邊三角形布置de=1.05 s，正方形布置de=1.13 s。

本項(xiàng)目擠密碎石樁的單樁承載力不小于300 kPa，復(fù)合地基承載力不小于150 kPa。

1.6 樁體材料要求

碎石樁用碎石要求:采用天然級(jí)配的碎石，含泥量不得大天5%，并不宜含有大于4 cm的顆粒。

1.7 單樁需用填料數(shù)量

碎石樁:S=(πd2/4)×(ρ(1+0.01w)/(1+e1))×L(1+Δ)式中:S為每根樁需用填料數(shù)量，kg;d為樁孔直徑;L為樁身長度;W為填料含水量，%;ρ為碎石密度，(kg/m3);e1為要求碎石樁達(dá)到的孔隙比;Δ為增加量，根據(jù)地層及施工條件的不同和樁徑擴(kuò)大的情況，一般取0.15～0.25。

本項(xiàng)目要求單樁碎石貫入量應(yīng)不小于0.224 m3/m。

2 成孔方法及機(jī)械設(shè)備

擠密樁成孔方法有沉管法、沖擊法和爆擴(kuò)法，目前大都采用沉管法。沉管法成孔后孔壁光滑規(guī)整，擠密效果和施工技術(shù)都比較容易掌握，但成孔濃度受樁架高度限制。

沉管法按施工機(jī)械不同可分為振動(dòng)沉管法和錘擊式沉管法，兩種方法是用打樁機(jī)或?qū)Ｓ脵C(jī)械，通過振動(dòng)或錘把帶有特制樁尖的鋼制鋼宇航管樁打入土至設(shè)計(jì)深度，然后再慢拔出樁管而在土層中造成樁孔。

打樁機(jī)械的選擇應(yīng)使機(jī)械性能與樁管直徑、長度、質(zhì)量及土基特性等相匹配同，以免過分?jǐn)_動(dòng)軟土。

在本段公路施工中所采用的是DZ40-60系列走管或振動(dòng)沉樁，其中DZ-60的樁效率為400～500 m/臺(tái)班。該機(jī)種位較為靈活，功率為60 kW，最大成孔深度為26 m。在本段公路土質(zhì)條件下，11 m的樁在5 min左右便可完成成孔工藝。

3 施工

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)選定成孔方法，配置所需施工機(jī)具規(guī)劃好施工機(jī)械裝拆及運(yùn)行路線和材料堆放地點(diǎn)，并制定保證質(zhì)量安全和冬雨季施工措施。

(2)清理平整場地，清除高空和地面障礙物，如地面過于濕軟機(jī)械難以進(jìn)入，應(yīng)鋪筑臨時(shí)砂墊層。

(3)準(zhǔn)確放線標(biāo)定樁樁孔位置，測量地面平整后的標(biāo)高，確定樁頂標(biāo)高。

在灌注樁和構(gòu)造物基礎(chǔ)施工前必須完成碎石樁;在灌注樁施工位置，預(yù)留距為140 cm。

(4)擬定成孔順序并編號(hào);成孔順序應(yīng)先周邊(外圍)后中間(里排)，同排宜間隔1～2孔跳孔施工，對(duì)大型工程宜采用分段施工。

(5)準(zhǔn)備足夠的碎石、確保工程能連續(xù)地進(jìn)行。

3.2 振動(dòng)式沉管法造孔及成樁工藝

擬采用系列走管式振動(dòng)沉樁機(jī)，內(nèi)置向外雙開平型活頁式樁尖;樁直徑一般為377 mm或426 mm，并設(shè)有二次投料口中，激振力≥280 kN，配套發(fā)動(dòng)機(jī)功率≥120中kN，根據(jù)設(shè)備情況及設(shè)計(jì)要求，具體工藝如下。

(1)按擬定的施工順序從四周開始向中心進(jìn)行，相鄰兩根樁必須跳躍間打。

(2)樁機(jī)就位，校正樁管垂直度應(yīng)≤1.5%;校正樁長度及投料口位置，使之符合設(shè)計(jì)樁長;設(shè)置二次投料口中;在樁位處鋪設(shè)少量碎石。

(3)邊振動(dòng)邊下沉至設(shè)計(jì)深度，樁管進(jìn)入可液化層后，每下沉0.5 m留振30 s。

(4)稍提升樁管使樁尖打開。

(5)停止振動(dòng)，灌料、直到灌滿為止。

(6)啟動(dòng)拔管，拔管前留振1 min，以后邊振動(dòng)邊拔管，拔管速度需均勻肯每拔管1 m留振1 min。

(7)根據(jù)單樁設(shè)計(jì)碎石用量確定第一次投料的成樁長度(約為Φ377樁管長度50%，Φ426樁管長度的64%)，進(jìn)行數(shù)次反插直至樁管內(nèi)碎石全部投出。

(8)提升樁管，開啟第二投料口并開啟振動(dòng)，進(jìn)行第二次投料直到灌滿。

(9)啟動(dòng)拔管，邊振動(dòng)邊上拔，并進(jìn)行數(shù)次反插，至管內(nèi)碎石全部投出，反插深度應(yīng)不小于樁管長度的一半。

(10)提升樁管高于地面，停止振動(dòng)，進(jìn)行孔口投料(第三次投料)直至地表。

(11)啟動(dòng)反插，并及進(jìn)進(jìn)行孔口補(bǔ)料至該樁設(shè)計(jì)碎石用量全部投完為止，孔口加壓至前機(jī)架抬起，完成一根樁施工。

(12)碎石灌入量按每米不少于0.224 m3計(jì)算，復(fù)振擠密的密實(shí)電流控制在40～50 A。

(13)提升的反插速度必須均勻、反插深度由深到淺，每根樁在保證樁長和碎石灌入量的前提下，總反插次數(shù)一般不得少于12次(Φ)或9次(Φ426)。

(14)施工過程中應(yīng)及時(shí)探險(xiǎn)樁管帶出泥土，孔口泥土不得掉入孔中。

(15)施工過程中應(yīng)記錄:沉樁深度、制樁時(shí)間，每次碎石灌入量，反插次數(shù)等。

(16)施工過程中如發(fā)現(xiàn)土層有較大變化，投料量或沉樁速度異常應(yīng)立即停工，并報(bào)告監(jiān)理。

(17)施工完畢，整平場地，測量標(biāo)高，整理施工記錄。

4 沉管法施工注意事項(xiàng)

(1)沉管開始階段應(yīng)輕擊慢沉，待樁管方向穩(wěn)定后再按正常速度沉管。

(2)成孔過程中如出現(xiàn)反常應(yīng)針對(duì)原因恰當(dāng)處理。

樁管沉入過快，如地層下有空洞，墓穴或過軟土層，可拔出樁管填入非粘質(zhì)土料再沉管擠壓，如因管徑偏小，可改用粗管。

樁管沉入過慢可能是土層含水量偏小，應(yīng)定量預(yù)浸水，使接近最佳含水量后再沉管。

樁管沉至設(shè)計(jì)深度后應(yīng)及時(shí)拔出，不易在土中擱置過久，拔管困難時(shí)可用水浸潤樁管周圍土層或轉(zhuǎn)動(dòng)樁管后再拔。

注意按計(jì)算數(shù)量灌注填料，控制灌注高度和填料密實(shí)度，填料宜分次進(jìn)行，不要一次灌滿。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

碎石樁的允許偏差及檢查方法見表1。

表1 碎石樁的允許偏差及檢查方法

[1]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)[S］.中國建筑科學(xué)研究院.