夯擴(kuò)擠密碎石樁在排澇泵站地基處理中的應(yīng)用

趙亞濤 蔣真真 王 瀟

(北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司, 北京 102206)

1 工程概況

通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程項(xiàng)目排澇泵站位于減運(yùn)溝綜合治理河道標(biāo)尾樁號(hào)4 +474 ~4 +630段, 該排澇泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為8.0m3/s, 潛水軸流泵4臺(tái), 單泵設(shè)計(jì)流量2.0m3/s, 設(shè)計(jì)揚(yáng)程3.5 ~5.5m,配套電機(jī)功率160kW, 總裝機(jī)容量640kW。 該排澇泵站主體結(jié)構(gòu)尺寸為24.25m×24.6m, 本工程夯擴(kuò)擠密碎石樁施工主要用于泵站主體結(jié)構(gòu)基坑、 泵站擋土墻結(jié)構(gòu)下部地基處理加固, 地基處理加固后須消除地基液化, 并滿足復(fù)合地基承載力達(dá)到180kPa 的要求。

為了保證排澇泵站的施工質(zhì)量與安全, 根據(jù)排澇泵站地勘資料及以往類似工程地基加固處理的經(jīng)驗(yàn),確定采用夯擴(kuò)擠密碎石樁進(jìn)行該工程地基處理, 夯擴(kuò)擠密碎石樁成樁孔主要采用提升柱錘后自由下落的方法, 成孔完成后按要求進(jìn)行分層填料、 分層夯擴(kuò), 形成豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基, 確保地基滿足承載力的要求且消除液化危害, 保證建筑物的施工質(zhì)量。

2 夯擴(kuò)擠密碎石樁技術(shù)參數(shù)

通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程為了消除地基液化并提高其地基承載能力, 選用夯擴(kuò)擠密碎石樁進(jìn)行地基處理, 夯擴(kuò)擠密碎石樁樁底高程為8.86m,槽底施工高程: 主體結(jié)構(gòu)出水池段為15.55m, 主體結(jié)構(gòu)泵池段及擋墻區(qū)域?yàn)?2.93m。

夯擴(kuò)擠密碎石樁設(shè)計(jì)樁身直徑550mm, 設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為7.69m 和5.07m, 相應(yīng)有效樁長(zhǎng)有6.69m 和4.07m,樁身材料為粒徑20 ~100mm 的連續(xù)級(jí)配砂石, 樁位呈正三角形布置, 樁心間距1.50m, 樁數(shù)1712 根(樁長(zhǎng)7.69m 的1285 根、 樁長(zhǎng)5.07m 的427 根)。 為保證夯擴(kuò)擠密碎石樁成樁質(zhì)量, 樁頂施工高程應(yīng)高出基底混凝土墊層底面1.0m 以上, 施工完畢后將頂部預(yù)留的松散樁體挖除, 然后再進(jìn)行鋪設(shè)墊層施工(見表1、 圖1 和圖2)。

圖1 夯擴(kuò)擠密碎石樁布樁示意圖(單位: mm)

圖2 夯擴(kuò)擠密碎石樁布結(jié)構(gòu)大樣(單位: mm)

3 樁體夯擴(kuò)材料指標(biāo)

夯擴(kuò)擠密碎石樁復(fù)合地基又稱柱錘沖擴(kuò)復(fù)合地基, 夯擴(kuò)擠密碎石樁成樁孔主要采用提升柱錘后自由下落的方法, 成孔完成后按要求進(jìn)行分層填料、 分層夯擴(kuò), 形成豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基, 其夯擴(kuò)填料為級(jí)配砂石, 級(jí)配砂石應(yīng)采用含泥量不大于5%的碎石、 卵石、 角礫、 粗(中) 砂等性能穩(wěn)定的硬質(zhì)材料, 易風(fēng)化及易腐蝕、 軟化的石料嚴(yán)禁作為樁身填料使用。填料要求粒徑為20 ~100mm, 級(jí)配連續(xù)。

4 施工機(jī)械設(shè)備

排澇泵站工程地基處理加固(夯擴(kuò)擠密碎石樁)主要采用步履式落錘載體樁機(jī)進(jìn)行成孔及填料夯擴(kuò)的施工, 并配備GPS 測(cè)量設(shè)備1 套(Rts-822R3) 進(jìn)行樁位定點(diǎn)、 裝載機(jī)等配合填料施工(見圖3、 圖4)。

圖3 步履式落錘載體樁機(jī)

圖4 全站儀

5 施工工藝

施工所需的人、 機(jī)、 料等, 應(yīng)在正式施工前安排完畢, 以保證順利施工。 第一步由施工測(cè)量人員對(duì)樁位進(jìn)行定位、 放設(shè); 第二步對(duì)夯擴(kuò)擠密碎石樁打設(shè)設(shè)備進(jìn)行安裝、 調(diào)試; 第三步開始夯擴(kuò)擠密碎石樁施工(工藝流程見圖5)。

圖5 夯擴(kuò)擠密碎石樁施工工藝流程

5.1 測(cè)量放線

根據(jù)通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程項(xiàng)目排澇泵站樁位平面布置圖, 對(duì)碎石樁的施工區(qū)域進(jìn)行邊界線放設(shè), 并撒布白灰線進(jìn)行標(biāo)示。

5.2 樁位布設(shè)

根據(jù)通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程項(xiàng)目排澇泵站樁位平面布置圖提供的邊界區(qū)域及角部樁位坐標(biāo), 由項(xiàng)目部專業(yè)測(cè)量人員按照正三角形 (邊長(zhǎng)1.5m) 布置原則進(jìn)行樁位布設(shè), 并在相應(yīng)點(diǎn)位上設(shè)置明顯標(biāo)志, 樁位測(cè)量誤差不大于20mm, 定位完畢后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理單位驗(yàn)收。

5.3 沖擴(kuò)樁機(jī)移機(jī)就位

沖擴(kuò)樁機(jī)對(duì)位時(shí), 應(yīng)先對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)平并支撐穩(wěn)定, 然后調(diào)整重錘使其中心與樁位中心對(duì)齊, 重錘距地面不大于5cm。

5.4 沖擊成孔

根據(jù)通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程地質(zhì)土層資料以及以往施工經(jīng)驗(yàn), 選擇的沖擴(kuò)樁機(jī)柱錘重4.0t, 錘長(zhǎng)6.0 ~8.0m, 直徑450mm; 成孔深度: 主體結(jié)構(gòu)出水池段不小于5.07m, 主體結(jié)構(gòu)泵池段及擋墻區(qū)域不小于7.69m; 成孔直徑: 不小于550mm。 成孔過(guò)程中如遇不利地質(zhì), 導(dǎo)致無(wú)法完成該樁位成孔工作, 應(yīng)中斷成孔, 并將該樁位已成孔洞部分分層夯擴(kuò)至地面高程, 然后在其原樁點(diǎn)位周圍不超過(guò)1.5m(樁間距) 范圍內(nèi)進(jìn)行重新成孔填料夯擊成樁。

5.5 填料

夯擴(kuò)擠密碎石樁的夯擴(kuò)填料為級(jí)配砂石, 級(jí)配砂石應(yīng)采用含泥量不大于5%的碎石、 卵石、 角礫、 粗(中) 砂等性能穩(wěn)定的硬質(zhì)材料, 易風(fēng)化及易腐蝕、軟化的石料嚴(yán)禁作為樁身填料使用。 填料要求粒徑為20 ~100mm, 要求級(jí)配連續(xù), 填料采用裝載機(jī)鏟運(yùn)至樁孔處, 配合人工鏟運(yùn)將填料注入孔內(nèi), 每次填料方量為0.30m3。

5.6 柱錘夯實(shí)

夯擴(kuò)擠密碎石樁填料應(yīng)分層填入、 分層夯實(shí), 嚴(yán)禁超填, 保證每次填料量為0.3m3, 且每層填料至少夯擊3 次, 末次貫入度(提錘高度2m) 應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求, 若無(wú)法滿足, 則需繼續(xù)夯擊直至滿足貫入度要求。 如此反復(fù)施工直至距樁頂2.0m 位置處。

5.7 夯樁頂

為保證樁頂施工質(zhì)量合格, 分層夯擴(kuò)填料施工至距樁頂?shù)孛?.0m 時(shí)應(yīng)以低錘密擊的方式進(jìn)行夯擴(kuò),避免造成地面隆起(隆起不超過(guò)15cm), 單擊貫入不大于12cm (見圖6)。

圖6 成孔及夯擴(kuò)示意圖

5.8 清土、 鑿樁頭

待所有夯擴(kuò)擠密碎石樁施工完畢后, 開始進(jìn)行樁間土清運(yùn)工作, 清運(yùn)采用小型挖掘機(jī)挖土, 配合自卸汽車將棄土運(yùn)至指定地點(diǎn), 然后人工清理槽底。 為避免超挖, 樁間土清運(yùn)過(guò)程中應(yīng)安排測(cè)量人員定期復(fù)核槽底高程。

樁間土清運(yùn)完畢后, 進(jìn)行樁頭鑿除工作, 樁頭上部采用小型挖掘機(jī)進(jìn)行截?cái)? 在截掉大部分樁頭后,由人工使用小錘、 鋼釬將樁頂修平至設(shè)計(jì)高程, 然后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理部門測(cè)量樁徑及截面積。

5.9 試樁

待樁體打設(shè)形成5m ×5m 群樁后, 進(jìn)行試樁試驗(yàn), 試驗(yàn)結(jié)果合格并報(bào)監(jiān)理審批同意后, 再進(jìn)行后續(xù)樁體的打設(shè)。

通過(guò)復(fù)合地基靜載試驗(yàn), 檢測(cè)夯擴(kuò)擠密碎石樁復(fù)合地基承載力特征值是否滿足設(shè)計(jì)要求; 通過(guò)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn), 檢測(cè)夯擴(kuò)擠密碎石樁樁體的密實(shí)度; 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn), 檢測(cè)夯擴(kuò)擠密碎石樁樁間土的密實(shí)度, 并判定是否已消除液化。 通過(guò)上述試樁試驗(yàn), 保證成樁的承載力滿足設(shè)計(jì)圖紙要求, 消除地基液化,并將試驗(yàn)的結(jié)果作為施工技術(shù)參數(shù)用于后續(xù)樁體施工。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)夯擴(kuò)擠密碎石樁施工在通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運(yùn)溝綜合治理工程項(xiàng)目排澇泵站地基處理施工當(dāng)中的實(shí)踐, 詳細(xì)闡述了夯擴(kuò)擠密碎石樁施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn), 為后續(xù)類似地基加固處理工程的施工提供了指導(dǎo)意見與方向。 夯擴(kuò)擠密碎石樁先通過(guò)提升柱錘后自由下落的方法成孔, 然后按要求分層填料、 分層夯擴(kuò)成樁。 成孔直徑一般為300 ~600mm, 深度不大于10m, 采用質(zhì)量為2 ~10t 的柱狀錘(簡(jiǎn)稱柱錘),通過(guò)自行起重機(jī)或其他設(shè)備, 將柱錘提升至距離地面一定高度后落下, 將填充在孔內(nèi)的填料分層夯實(shí)形成樁體, 同時(shí)對(duì)樁間土進(jìn)行擠密, 形成復(fù)合地基, 并在樁頂部設(shè)置200 ~300mm 厚砂石墊層。

夯擴(kuò)擠密碎石樁復(fù)合地基, 對(duì)由于震動(dòng)引起的超靜孔隙水壓力有著良好的消散作用, 使地基液化現(xiàn)象大為減輕, 同時(shí)將砂層標(biāo)貫錘擊數(shù)提高了30%, 以消除砂土液化現(xiàn)象, 保證處理深度范圍內(nèi)地基土上下均勻, 為液化砂土地基處理探索了新的途徑, 不僅如此, 還通過(guò)嚴(yán)密的施工參數(shù)對(duì)樁體的質(zhì)量進(jìn)行控制,采用合適的夯擴(kuò)設(shè)備對(duì)樁身填料進(jìn)行擠密壓實(shí), 使松散砂土顆粒重新排列, 提高砂土的承載力和壓縮模量。

夯擴(kuò)擠密碎石樁作為一項(xiàng)新技術(shù)、 新工藝, 對(duì)粉土、 砂土、 黏性土等地層承載力不足以及在地基液化問(wèn)題的處理方面, 有著良好的效果, 并且夯擴(kuò)擠密碎石樁工藝簡(jiǎn)單, 質(zhì)量易控, 施工速度快, 且具有無(wú)污染、 造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn), 值得推廣應(yīng)用。 ■