碎石樁處理軟土地基施工技術(shù)分析

1、碎石樁處理軟土地基施工技術(shù)分析摘 要：在公路施工中經(jīng)常遇到軟土地基處理，碎石樁在處理軟土地基施工中得到廣泛運(yùn)用，該文通過(guò)施工實(shí)例介紹振管碎石樁施工的原理及施工方法。關(guān)鍵詞： 碎石樁 處理 軟土地基1.加固機(jī)理在我國(guó)的很多地區(qū)廣泛分布著軟弱土層。軟土地基的特點(diǎn)是含水量大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、透水性差。處理方法有排水疏干法和置換法。粒料樁對(duì)地基土既具有置換作用，又兼有排水固結(jié)作用。粒料樁是用振動(dòng)、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石、砂礫、砂等散粒材料擠壓入土孔中，形成的大直徑密實(shí)樁體。粒料樁施工分為濕法施工（振沖法）及干法施工（沉管法）。粒料樁和周?chē)馏w組成復(fù)合地基，共同承擔(dān)荷載作用，

2、復(fù)合地基中，粒料樁主要有三種作用：樁柱作用、墊層作用和豎向排水作用。1.1 樁柱(應(yīng)力集中)作用粒料樁的壓縮模量明顯地比其周?chē)能浾惩链?，因而地基中的?yīng)力隨著地基的變形逐漸集中到樁體上，土負(fù)擔(dān)的應(yīng)力相應(yīng)減少，從而減少了固結(jié)沉降。這就是應(yīng)力集中作用。1.2 墊層（應(yīng)力擴(kuò)散）作用粒料樁依靠周?chē)馏w的側(cè)限阻力保持形狀并承受荷重，承重時(shí)，樁體產(chǎn)生側(cè)向變形。因此，附加應(yīng)力不但自上而下地傳遞，同時(shí)也通過(guò)樁體的側(cè)向壓力傳遞給周?chē)馏w，。粒料樁和周?chē)馏w一起組成一個(gè)剛度較大的人工墊層，使附加應(yīng)力向四周擴(kuò)散，減少了不均勻沉降，這就是應(yīng)力擴(kuò)散作用。1.3 豎向排水體作用如果在選用碎石樁和砂樁材料時(shí)考慮級(jí)配，所制成

3、的粒料樁在粘土地基中形成一個(gè)良好的排水通道，它能起到排水砂井的效果，大大縮短了孔隙水的平均滲透路徑，加速軟土的固結(jié)。因此，散粒的樁料不應(yīng)使用單一尺寸的粒料。2、適用條件在軟粘土地基中，粒料樁與周?chē)惩凉餐M成復(fù)合地基，而地基中應(yīng)力按材料變形模量進(jìn)行重新分配，因此大部分荷載將由粒料樁所承擔(dān)。粒料樁承受荷載后產(chǎn)生徑向變形，并引起周?chē)承酝廉a(chǎn)生被動(dòng)抗力。如果軟粘土的強(qiáng)度過(guò)低，不能使粒料樁得到所需的軟粘土的徑向支持力，那么就達(dá)不到加固的目的。因此，天然地基抗剪強(qiáng)度的大小是形成復(fù)合地基的一個(gè)關(guān)鍵因素。故粒料樁適用于不排水抗剪強(qiáng)度不小于20KPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土地基。3、施工工藝現(xiàn)以我處

4、施工的京珠國(guó)道主干線新鄉(xiāng)至鄭州段高速公路工程項(xiàng)目為例說(shuō)明。3.1 工程概況京珠國(guó)道主干線新鄉(xiāng)至鄭州段高速公路工程地處黃河沖洪積平原,沿線分布著廣泛的稻田區(qū)，上部淺層地基土皆為第四系全新統(tǒng)黃河沖洪積層及新近沉積土，以低液限粘土為主，呈互層狀結(jié)構(gòu)，工程性質(zhì)較差。地基土容許承載力在90110KPa范圍內(nèi)。地基土多為飽和粉細(xì)砂及中細(xì)砂，易液化；上部土層以低液限粘土、低液限粉土及粉細(xì)砂為主，粘性土一般為軟塑流塑狀，粉細(xì)砂為松散中密狀，局部夾淤泥質(zhì)土，含有機(jī)質(zhì)，其含水量高、強(qiáng)度低，壓縮性高，為軟弱土，易使路基產(chǎn)生過(guò)大變形及沉降，軟弱土層厚度為3.016.0m之間。3.2 處治設(shè)計(jì)方案針對(duì)管段內(nèi)工程地質(zhì)條件

5、，液化土層和軟弱土層都較厚、較深，地下水位較淺，路基填土高度等具體情況，對(duì)于軟土深厚的高填方路段或施工期間不穩(wěn)定及橋（涵）頭過(guò)渡段均采用沉管碎石樁進(jìn)行處治，樁長(zhǎng)為8.010.0m長(zhǎng)，樁徑為50cm，間距1.41.8m，按正方形進(jìn)行布置。本合同段共有碎石樁4.5萬(wàn)余根，計(jì)39.2萬(wàn)延米。3.3 材料要求填料采用2.05.0cm級(jí)配的未風(fēng)化碎石，要求含泥量不大于5%。3.4 機(jī)具設(shè)備采用KS-45型振動(dòng)沉管打樁機(jī)，沉管為812m的無(wú)縫鋼管，管徑50cm，樁尖為四瓣活瓣葉，管壁厚15mm，上部有加料口；振動(dòng)錘（激振力為45KN）；50KN卷?yè)P(yáng)機(jī)1臺(tái)；裝碎石料斗；另配小翻斗車(chē)等機(jī)具。3.5 施工工藝碎

6、石樁的施工一般采用“由里向外”順序，因“由外向里”的施工常常是外圍的樁都加固好后，再施工里面時(shí)就很難再進(jìn)行擠振；在地基強(qiáng)度較低的較粘土中也可采用“間隔跳打”的施工順序以減少對(duì)地基土的擾動(dòng)。施工程序?yàn)椋呵謇砥秸麍?chǎng)地 測(cè)量定位 樁機(jī)就位 沉管沉入設(shè)計(jì)深度 加料 拔管 樁管反插下壓 拔管 移至下一樁位繼續(xù)施工。3.5.1 施工前，先進(jìn)行場(chǎng)地整平，清除障礙物，場(chǎng)地低洼處用粘土回填夯實(shí)，不得用雜填土回填；若地表強(qiáng)度很低，可鋪上一定厚度的墊層，以利施工機(jī)械行走。3.5.2 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定主要技術(shù)參數(shù)沉管電流值 （ 正常/硬土） 4560A密實(shí)電流值 6070A沉管提升速度 1.2m/min反插次數(shù) 81

7、2次留振時(shí)間 2030s填料量 0.245m3/m3.5.3 測(cè)量定位 對(duì)整平后的地面進(jìn)行高程測(cè)量，按設(shè)計(jì)圖用小樁標(biāo)出碎石樁的現(xiàn)場(chǎng)位置，樁位偏差不大于2cm。樁設(shè)計(jì)直徑50cm，樁間距采用1.4m、1.6m和1.8m，樁與樁之間按正方形布置。3.5.4 沉管打樁機(jī)就位 啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)、電機(jī)，使振動(dòng)錘與沉管以12m/min的速度在土層中徐徐下沉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)沉管深度。3.5.5 填料振沖 采用逐步拔管法。往沉入土層的沉管填滿碎石后，啟動(dòng)振錘，先拔管0.5m左右，留振3040s，然后每拔1m，停拔振動(dòng)2030s，下插0.6m，并由密實(shí)電流控制樁體密實(shí)情況，如未達(dá)到規(guī)定密實(shí)電流時(shí)，應(yīng)提起振沖器，繼續(xù)加料

8、振沖，直至該處密實(shí)電流達(dá)到規(guī)定值為止。重復(fù)進(jìn)行至樁頂部再留振3040s，拔管速度一般控制在11.5m/min。3.5.6 關(guān)機(jī)，移位至下一樁位。3.5.7 表層處治 樁施工完后，推除樁頂部約0.5m范圍內(nèi)擠出的松軟淤泥層和不夠密實(shí)的樁體，并做出2%3%的橫坡，碾壓好，以利排水；然后攤鋪30cm厚碎石墊層，以作為地基中孔隙水排出的通道；碎石墊層上鋪一層土工布，土工布強(qiáng)度最大方向應(yīng)與路線方向垂直，接縫搭接采用移動(dòng)式縫合機(jī)對(duì)面縫接，接縫寬度不小于30cm。碎石墊層用碎石采用粒徑25cm級(jí)配的未風(fēng)化碎石，含泥量小于5%；土工布采用經(jīng)緯同強(qiáng)的編織型土工布，抗拉強(qiáng)度大于30KN/m，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變小于10%，

9、CBR頂破強(qiáng)度大于4500N。4、施工質(zhì)量控制沉管碎石樁施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制填料量，提升速度和高度、擠壓次數(shù)和時(shí)間、電機(jī)的工作電流等，以保證擠密均勻和樁身的連續(xù)性。4.1 樁管拔起時(shí)速度不能過(guò)快，要根據(jù)試驗(yàn)確定，通常為11.5m/min。4.2 填料量 可以反映出每根樁體用料的情況，施工前必須試樁，從試樁資料中可以得出每根樁平均的填料量，用這個(gè)值作為施工時(shí)的控制標(biāo)準(zhǔn)。4.3 密實(shí)電流 反映樁體和地基加固的密實(shí)情況，因此檢驗(yàn)密實(shí)電流就可以基本上了解地基的加固效果。密實(shí)電流的規(guī)定值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)定出。4.4 留振時(shí)間 留振時(shí)間的大小，視土質(zhì)而定，顆粒細(xì)，留振時(shí)間可長(zhǎng)一些，一般在2030s。填料量

10、、密實(shí)電流和留振時(shí)間是相互聯(lián)系和制約的，只有在一定的填料量情況下，才可能保證達(dá)到一定的密實(shí)電流，而這時(shí)也必須要有一定的留振時(shí)間，才能使填料擠緊振密。5、施工質(zhì)量檢驗(yàn)樁基檢驗(yàn)采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)、面波和靜載荷載試驗(yàn)相結(jié)合的綜合檢測(cè)方案，檢測(cè)時(shí)間為施工完28天。5.1 樁身質(zhì)量檢測(cè) 采用型重力觸探試驗(yàn)判斷樁身質(zhì)量，檢測(cè)位置在距樁中心10cm處，檢查頻率為總樁數(shù)的5%。動(dòng)力觸探以打入土中一定距離所需的錘擊數(shù)來(lái)表示土的阻抗，試驗(yàn)采用63.5Kg的穿心錘、42mm直徑鉆桿記錄每10cm入土深度的擊數(shù)。5.2 瑞利波檢測(cè) 瑞利波檢測(cè)儀器選用E2404型綜合工程檢測(cè)儀，震源選用63.5Kg重錘錘擊激發(fā)，4.5HZ低頻檢波器接收信號(hào)，以評(píng)價(jià)地基處治的均勻性，判斷地基土液化特性；按網(wǎng)格狀布置測(cè)線，橫向間距50m，縱向2條間距40m平行測(cè)線。5.3