碎石樁加固路基施工技術
2015-12-03
根據(jù)原施工圖設計和現(xiàn)場實際情況，寧道高速公路第七合同段存在有大量的深厚層軟土，通過對換填、拋石擠淤、碎石樁加固等幾種方案進行比選，最終確定采用比較經濟的碎石樁加固地基的方案對原深厚層軟土進行處理。用碎石樁加固軟弱地基的方法自提出以來，世界各地得到了廣泛應用。我國從開始進行這一方法加固軟土地基的應用研究，成功加固了許多軟土地基。該法施工簡便、快速，是一種較經濟合理的加固松、軟土的技術。
一、振動沉管碎石樁的性能與特點
深厚層軟土處理方法有預壓、粒料樁、加固土樁和綜合（組合）處治，粒料樁是采用碎石、砂礫、砂廢渣等散粒材料做成樁料，如碎石樁、砂樁等。用粒料樁加固地基主要是通過粒料在地基中形成密實樁體和擠密作用，與原地基構成復合地基，從而達到提高地基承載力減少沉降和不均勻沉降的作用。碎石樁用碎石做成樁料，該法適用于不排水抗剪強度大于20 kpa的軟土地基，具有良好的透水性，可加速地基固結，使地基承載力達到使用要求，碎石粒徑為2～5cm。碎石樁施工可采用振動沉管法、水振沖法。振動沉管碎石樁采用振動沉管法，是干法施工，其原地基的十字板抗剪強度應大于10kpa，特點是技術可靠、機具設備簡單、操作技術易于掌握，可節(jié)省三材、加快施工速度節(jié)約投資。
二、工藝原理
1.砂土擠密
振動下沉樁管時，其周圍砂土受到橫向擠壓，使其孔隙比減小，密度增大。然后在成孔中加入碎石并進一步振動壓實，擴大孔徑，從而使周圍土體再擠壓，達到增加地基承載力的目的。
2．粘土置換
通過碎石進入軟粘土置換同體積土體，既擠密周圍土體，又形成豎井加快軟土的排水固結時間，使天然地基形成“復合地基”，從側提高了軟粘土的地基承載能力。
三、施工工藝
振動碎石樁是利用振動打樁機，在振動頭下加設套管，利用振動力將樁管壓至設計標高，將碎石灌入土中經反復振動，擴徑并致密的一種方法。在施工前應進行實地制樁試驗，試驗樁數(shù)一般為7～9根，以驗證設計參數(shù)的合理性，如發(fā)現(xiàn)不能滿足設計要求時，應及時會同設計單位予以調整樁間距和碎石灌入量等參數(shù)，重新試驗或改變設計。
1.工藝流程（荷葉瓣法）
施工工藝流程如右圖。
1．1機具定位
將打樁機就位，合攏活瓣樁尖，將樁管向下垂移，使樁尖對準標記，繼續(xù)向下垂移樁管至樁尖入土。調整樁機塔架，使樁管與地面基本垂直。
1．2振動沉管
樁管對位之后，即可進行沉管作業(yè)。先靜壓沉管，至樁管不能再向下移動時即啟動振動鍾振動沉管直至樁尖進入持力層，并達到設計深度后停止。
1．3灌注碎石
沉管達到設計深度后，進行碎石灌注作業(yè)，將碎石由加料口注入樁管內，灌入量按樁身理論方量值與充盈系數(shù)計算。
1．4拔管成樁
振動沉管碎石樁的拔管作業(yè)與沉管灌注作業(yè)相關，其程序為：原位振動 → 振動拔管→振動反插 → 振動拔管 → 再次灌料 → 第二次振動，以此為循環(huán)周期直至設計樁標高完成一根樁的施工作業(yè)（反插次數(shù)及反插深度以滿足樁身設計橫截面積為控制依據(jù)）。
2.操作要點
2.1振密電流是保證質量的關鍵要素，使用打樁機，振密電流必須在允許范圍內方能達到要求，電源電壓應控制在380V±10V。
2．2下料要均勻，不宜過多，原則上要“少吃多餐”，適量勤加。
2．3成孔和下料要及時，當停留時間較長時須重新沉樁擴孔后再下料。
2．4填料擴徑，是由振動鍾的振動力所控制。因此，在正式施工之前，必須通過試打若干樁，用以確定擴徑至設計要求直徑所需的振動力。
2．5控制好樁與樁之間的間距，觀察土體隆起速度和高度，密切注意觀察樁頂和自然地面變化狀況。
2．6控制好樁管入土的垂直度，一般控制在1.5%以內。
2．7做好現(xiàn)場施工記錄，嚴格控制每根樁的碎石充盈系數(shù)，一般控制在1.2，避免先期大后期小的不良現(xiàn)象，以增加樁的均勻性。
2．8樁身拔管
2．8．1先振動5～10秒后再行拔管，應邊振邊拔，每拔高0.5~1m左右懸振停振，如此反復直至全管拔出。
2．8．2管內灌入碎石高度需大于1／3管長，方可開始拔管，應有專人負責碎石的灌注量統(tǒng)計，以防超灌或少灌。
2．8．3拔管速度要均勻，一般為0.2m/s（平均速度）。
2．9軟粘土中施工碎石樁
若加固地基為松散的砂土層，施工沉管碎石樁打時，可在套管下端加設活動的荷葉瓣進行施工，入土時荷葉瓣合攏，在管內加入碎石料下振動提升即可完成施工。但若在飽和淤泥質粘土內進行碎石樁加固時，則不宜采用荷葉瓣施工，因為淤泥和套管之間形成很大粘聚力，拔管時下部容易形成真空產生負壓，致使已
成孔收縮，活葉瓣無法打開。此時，應選擇在套管頭加設一預制砼樁頭，使套管兩端形成開口，消除負壓。其施工過程見下圖。
四、工程材料
振動沉管碎石樁填料為不溶于地下水或不受侵蝕影響的硬骨料，一般采用礫石、碎石、卵石、礦渣等，碎石的粒徑為2～5cm，卵石的粒徑可以大至2～7cm，各項填料的含泥量不得大于5％。
五、質量檢測及控制
1.施工質量檢查
施工前應設置試驗區(qū)，通過試驗確定各項參數(shù)。加固后應進行路基現(xiàn)場檢測，
一般選擇在樁和樁之間形成三角形或正方形的中間通過承載板堆載加壓檢測。砂土地基在成樁后的20天進行，粘土地基在成樁后40天后測試，冬季應再延長10天左右。
2.質量控制
2．1碎石質量控制。應選擇石質良好的石子，碎石粒徑一般控制在5厘米以內，碎石干容重為18.7kN/m3 。
2．2現(xiàn)場必須做好進料記錄，計量要準確，確保碎石灌入量滿足設計要求。
2．3嚴格控制振動擠密次數(shù)及電動機功率。
2．4施工中應進行成樁檢查。一般每100根抽查1～根。主要檢查樁體是否成形完整，擴徑是否滿足設計要求。
2．5碎石樁施工完成后，必須對地基進行復合承載試驗，以最后確定地基處理效果。
2．6施工過程中堅持“三檢”制度，合格后方可進行下一道工序的施工。
振動沉管碎石樁施工中遇到的問題及應對措施
六、振動沉管碎石樁施工中遇到的問題及應對措施
1.樁體密度不夠時，放慢振密提升速度，增加反插次數(shù)，增大填料量。
2.樁位偏移超標：避免該問題出現(xiàn)的方法就是應使沉管對準樁位，控制初始下沉速度，保持沉管懸重狀態(tài)下沉。
3.砂石灌入量不小于設計值的95%，如不能順利下料，可適當往管內加水。
結束語
深厚層軟土是一個普通的現(xiàn)象，處理的各種技術方案也已相對成熟，但從經濟性、適用性以及施工的方便性等分析，采用碎石樁加固深厚層軟土不僅可以加快施工進度，在質量方面也能達到很大的保證。
