振動(dòng)沉管碎石樁軟土處治施工技術(shù)研究

姜海杰

摘 要：振動(dòng)沉管碎石樁軟土處治是將軟土用套管擠壓，然后在套管內(nèi)進(jìn)行碎石投放，通過(guò)分段的形式來(lái)振搗密實(shí)形成碎石樁，這種方法可以在軟土地基進(jìn)行普遍應(yīng)用，通過(guò)沉管碎石樁來(lái)進(jìn)行軟土處治，能夠有效地減少污染、降低成本，在軟土范圍廣的地方有著非常明顯的處治效果，因此一經(jīng)應(yīng)用就受到了道路工程的廣泛認(rèn)可，具有非常良好的應(yīng)用前景。本文結(jié)合道路軟土路基施工的相關(guān)資料，從多個(gè)方面研究了振動(dòng)沉管碎石樁處治施工技術(shù)，主要包括施工原理、常見(jiàn)問(wèn)題、解決措施等，對(duì)于振動(dòng)沉管碎石樁軟土處治施工技術(shù)的控制是施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)，因此需要及時(shí)的找出振動(dòng)沉管碎石樁軟土處治施工中存在的問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行處理和研究。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)沉管碎石樁;軟土處治;施工技術(shù)

0 引言

振動(dòng)沉管碎石樁是碎石樁施工中一種較為新型的應(yīng)用方法，也是目前在道路工程中應(yīng)用的非常先進(jìn)的一種方法。通過(guò)應(yīng)用該方法來(lái)加固砂土，壓實(shí)軟土地基，能夠起到增強(qiáng)地基承載力、減少地基沉降量、防止地震液化的作用，同時(shí)也可以有效地增加軟土地基的穩(wěn)定性。當(dāng)前很多路橋工程都要經(jīng)過(guò)軟土、粘土地質(zhì)帶，需要針對(duì)軟土進(jìn)行填筑，這個(gè)過(guò)程中可以選擇應(yīng)用碎石樁施工技術(shù)。通常用沉管碎石樁進(jìn)行軟土處治后的路基，經(jīng)過(guò)相關(guān)檢測(cè)會(huì)發(fā)現(xiàn)較其它方法處置的是更穩(wěn)定的。因此也說(shuō)明沉管碎石樁能有效提升路基地應(yīng)力，降低路基沉降的發(fā)生機(jī)率，改善地震液化情況。同時(shí)，沉管碎石樁在施工中還能起到降低施工難度，提升施工效率，減少路基造價(jià)的作用，因此在路基工程中有著良好的應(yīng)用前景。

1 沉管碎石樁軟土處治的應(yīng)用原理

沉管碎石樁軟土處治是路基工程在制樁中通過(guò)沉管擠壓，將軟土路基進(jìn)行夯實(shí)處理的一種方法。通常沉管碎石樁處理的軟土主要是砂土、粉土等，運(yùn)用沉管分段擠密的原理達(dá)到加固、壓實(shí)軟土的作用。其最主要的效果來(lái)自于沉管與碎石的相互作用力，通過(guò)這種作用力來(lái)壓實(shí)加固軟土，起到增加軟土地基密實(shí)度的效果。而且沉管碎石樁從其形體上而言，本身具備排水效果，因此運(yùn)用沉管碎石樁能夠起到消散軟土地基中超孔隙水壓力的效果，有效地加強(qiáng)軟土路基的抗地震能力，在沉管與碎石作用力下，沉管碎石樁在實(shí)際應(yīng)用中能夠與軟土地基形成共力，這種共力的形態(tài)也叫做沉管碎石樁復(fù)合地基。沉管碎石樁在實(shí)際應(yīng)用中主要使用干法碎石樁，這種方法主要應(yīng)用在軟土地基。其中振動(dòng)沉管碎石樁應(yīng)用較為廣泛，這種干法碎石樁對(duì)于軟土的處治效果明顯，在處治中主要施工技術(shù)有擠密、振密、排水、置換等技術(shù)。運(yùn)用振動(dòng)沉管碎石樁對(duì)軟土地基進(jìn)行處治，能夠有效地降低軟土地基的沉降量，提升路橋工程的地基應(yīng)力。

2 沉管碎石樁軟土處治施工技術(shù)

2.1 施工要點(diǎn)

沉管碎石樁在軟土處治中的施工技術(shù)主要表現(xiàn)為沉管在打入軟土過(guò)程中的方法，這個(gè)過(guò)程中首先需要將沉管側(cè)向放置，這樣有利于形成對(duì)周圍土層的擠壓力，然后在管內(nèi)添加碎石，然后將沉管進(jìn)行拔升，這樣管內(nèi)碎石會(huì)在重力作用下落地，從而做成沉管碎石樁。之后通過(guò)反插施工，擴(kuò)大碎石樁體的直徑夯實(shí)碎石樁的密實(shí)度，然后選擇合理的間距，再進(jìn)行反復(fù)的施壓，增加樁體之間的軟密實(shí)度。施工人員在這個(gè)過(guò)程中要完成所有的沉管碎石樁體，這樣才能讓沉管排水通道成型。沉管碎石樁軟土處治中的施工技術(shù)要點(diǎn)在于完成地基表層施工后需要預(yù)留0.5 m厚的砂褥層，這樣才能將軟土中的水引入到沉管排水通道，然后通過(guò)砂褥層將排水通道中的水通過(guò)水平方向排出，這種施工方法能夠有效的消散軟土地基中超孔隙水壓力，從而增強(qiáng)軟土的抗地震液化能力。

2.2 施工機(jī)械選擇

沉管碎石樁軟土處治施工中需要用到大型機(jī)械，振動(dòng)沉管碎石樁機(jī)應(yīng)用較為普遍，這種樁機(jī)在形式上有走管式、步履式、履帶式，型號(hào)上有DZJ-60 DZJ-90 DZJ-120等。根據(jù)軟土地基的條件，選擇不同形式、不同型號(hào)的樁機(jī)，在施工前要根據(jù)軟土地基條件設(shè)計(jì)出所需要的樁徑和樁長(zhǎng)，然后再選擇符合需求的機(jī)型。

2.3 施工步驟

沉管碎石樁機(jī)在處治軟土地基施工中需要按照嚴(yán)格的流程來(lái)實(shí)現(xiàn)施工目標(biāo)，具體施工步驟是：第一步是要將樁機(jī)、塔架進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)樁機(jī)把樁尖的位置和樁位的位置重合;第二步是將振動(dòng)錘通過(guò)電機(jī)啟動(dòng)起來(lái)，將樁機(jī)沉管放到一定的深度，這個(gè)深度的具體數(shù)據(jù)是由設(shè)計(jì)來(lái)確定的;第三步是向下沉的沉管內(nèi)放入碎石，碎石的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)需求來(lái)計(jì)算;第四步是拉起沉管，通過(guò)振動(dòng)將沉管內(nèi)的碎石料流入樁孔中;第五步將沉管反插，增加碎石的密實(shí)度，將樁徑擴(kuò)大，這個(gè)過(guò)程中需要反復(fù)重復(fù)，直到沉樁，做完一個(gè)碎石樁后，要迅速用樁機(jī)制作下個(gè)樁體，直至完成施工所需要的樁體數(shù)量。

3 沉管碎石樁處治軟土施工中的常見(jiàn)問(wèn)題

沉管碎石樁在處治軟土地基中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但也存在一些常見(jiàn)的問(wèn)題。首先沉管碎石樁的樁體材料是散體狀態(tài)的，這些碎石之間沒(méi)有足夠的粘力，樁身的緊實(shí)度主要是依靠土體的力量和石料之間的摩擦力來(lái)加強(qiáng)。沉管碎石樁在承受上方應(yīng)力的時(shí)候，樁身的受力全部在樁頂?shù)臉稄街畠?nèi)，通常這個(gè)樁徑范圍為樁頂?shù)?～4倍。沉管碎石樁是一種復(fù)合地基，其承載力在整體工程完工后明顯增強(qiáng)，然而如果路基中需要埋設(shè)管道時(shí)，復(fù)合地基的效果就消失了，這種情況下路基的承載力會(huì)下降。在運(yùn)用沉管碎石樁進(jìn)行軟土處治時(shí)，不同地質(zhì)條件的軟土，使用相同的方法做出來(lái)的樁體緊密度也是有差異的。沉管碎石樁處治軟土的穩(wěn)定效果需要很多的條件來(lái)支撐，例如軟土地質(zhì)、樁距、樁徑、樁深、樁機(jī)、碎石材質(zhì)等，所以正式施工前施工人員需要在路基區(qū)域內(nèi)選擇合理的試樁范圍和樁數(shù)，才能拿到最準(zhǔn)確的施工參數(shù)。在很多路基工程施工中普遍會(huì)出現(xiàn)沉管取出后樁身頸縮的現(xiàn)象，會(huì)有一些樁體在反插后出現(xiàn)斷樁，如果填料不夠還會(huì)出現(xiàn)下沉難、打入難、樁尖活瓣難等問(wèn)題，這些問(wèn)題需要在實(shí)踐中進(jìn)行解決。

4 沉管碎石樁處治軟土中常見(jiàn)的施工改進(jìn)方法

4.1 下料難問(wèn)題的解決方案

在沉管碎石樁處治軟土過(guò)程中通常會(huì)存在下料難的問(wèn)題。如果選擇在沉管下到預(yù)定深度后再開(kāi)始填料，會(huì)出現(xiàn)管內(nèi)碎石料很難完全下沉，即便經(jīng)過(guò)多次反插，實(shí)際效果也不是很明顯。因此解決下料難問(wèn)題的施工要點(diǎn)在于對(duì)沉管的改進(jìn)。可以在沉管的下料口這個(gè)位置增加一個(gè)充氣閥。在下料的時(shí)候關(guān)閉高壓氣體，打開(kāi)閥門，碎石通過(guò)以后向充氣閥內(nèi)加氣，閥門關(guān)閉。這樣，管內(nèi)充氣后，下料的問(wèn)題就能得到解決。也可以選擇管內(nèi)充水，效果與充氣的效果是相似，但充水會(huì)增加材料的流動(dòng)性。針對(duì)樁尖活瓣難的問(wèn)題，需要從改進(jìn)樁尖方面著手，過(guò)程中可以選擇運(yùn)用外掛八字形活瓣式樁尖，選擇外掛的樁尖后再打開(kāi)后樁尖的鋼板，加粗活瓣鉸鏈軸?；畎陿都庖x擇平板式外置型，施工過(guò)程中可以使用外置式活瓣樁尖來(lái)加快沉管下沉速度，加厚外置活瓣鋼板厚度和加粗活瓣鉸鏈軸桿的作用是減少活瓣樁尖的損壞，避免影響沉管碎石樁制作的效率。

4.2 打入難問(wèn)題的解決方案

解決打入難問(wèn)題的主要措施是增加樁機(jī)機(jī)臺(tái)前段的重量，通常施工過(guò)程中可以增加一定數(shù)量的配重塊。在實(shí)際施工時(shí)，一般出現(xiàn)打入難問(wèn)題的原因是軟土表層密度過(guò)高，使用DZJ-110以上直徑的樁機(jī)時(shí)，也需要配置0.8 m以上長(zhǎng)度的樁尖，這個(gè)時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)打入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、樁機(jī)機(jī)架抖動(dòng)劇烈的問(wèn)題，即便將電流加大到200 A以上，也很難達(dá)到沉樁效果。在不引孔的前提下，如果使用DZJ-150樁機(jī)來(lái)打樁，通常會(huì)出現(xiàn)接觸器被電流破壞的現(xiàn)象，同時(shí)由于電壓?jiǎn)栴}也會(huì)造成其它樁機(jī)無(wú)法使用，因此這種方法也無(wú)法解決打入難問(wèn)題。這就決定了使用螺旋樁機(jī)引孔的必要性，可以借助螺旋樁機(jī)來(lái)引孔下沉。通常引孔的深度為3 m～6 m，引孔的直徑在0.4 m左右，才能有效解決打入難的問(wèn)題。但是選擇這種方法后，一般還會(huì)出現(xiàn)樁機(jī)穿透不了最下面砂層的問(wèn)題，這時(shí)需要在樁機(jī)前段增加配重。增加配重只有在遇到極端打入難時(shí)使用，其主要的目的是給鋼絲繩加壓，能夠在收緊鋼絲繩時(shí)產(chǎn)生反作用力，然后加速樁管的下沉，這樣操作也會(huì)造成樁機(jī)活動(dòng)時(shí)的安全性問(wèn)題，但是安全性問(wèn)題可以通過(guò)有效的現(xiàn)場(chǎng)管理來(lái)解決。通過(guò)上述方法能夠有效地解決樁機(jī)難以打入地基的問(wèn)題，在實(shí)際施工中需要嚴(yán)格設(shè)計(jì)好備用方法，以便路基施工能夠順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

沉管碎石樁在實(shí)際施工中有著很多的優(yōu)勢(shì)，例如設(shè)備操作簡(jiǎn)單，施工方便、造價(jià)低、效率高、污染少等，但是需要承認(rèn)的是這種方法的缺陷也是存在也，不僅在施工技術(shù)方面，在地質(zhì)條件方面也有著一定的復(fù)雜性，例如在施工中由于樁機(jī)要反復(fù)振動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生很大的噪音問(wèn)題，也可能對(duì)附近建筑地基造成影響。因此需要施工單位在實(shí)際施工中提升處治軟土的施工技術(shù)水平，有效地解決沉管碎石樁施工中的一些常見(jiàn)問(wèn)題。

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