高福英

(中鐵二局 第一工程有限公司，貴陽(yáng) 550007)

在公路、市政工程等工程的設(shè)計(jì)和施工過程中，軟土地基處理常常采用堆載預(yù)壓、換填、塑料排水板、CFG樁、擠密碎石樁等方法。

擠密碎石樁對(duì)砂性土和粉砂土以及可液化土等軟土地基有良好的加固作用，主要是通過對(duì)軟土地基的擠密、置換、豎向排水，加快地基土固結(jié)，形成穩(wěn)定的復(fù)合地基，增強(qiáng)地基的承載能力。相對(duì)來說，擠密樁具有施工設(shè)備投入少，材料易于購(gòu)買，施工工藝成熟可靠，進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，因此在軟基的設(shè)計(jì)和施工中被廣泛采用。本文主要介紹碎石樁的加固原理，并結(jié)合貴陽(yáng)市城市快速路油小線第2合同段擠密碎石樁的施工，介紹振動(dòng)擠密碎石樁的施工工藝及質(zhì)量控制措施。

圖1 碎石樁布置

1 工程概況

油小線為貴陽(yáng)市市區(qū)油榨街至小碧的城市快速路。本工程位于油小線第2合同段K3+600—K3+740段，處理區(qū)域與主線相交成55°角的狹長(zhǎng)區(qū)域，此地段三面環(huán)山，地下水充沛，為砂性軟土地基。設(shè)計(jì)采用擠密碎石樁處理，碎石樁采用等邊三角形梅花狀樁位布置，根據(jù)該處地質(zhì)特點(diǎn)，樁長(zhǎng)根據(jù)地質(zhì)情況變化現(xiàn)場(chǎng)作調(diào)整。該段地基處理總長(zhǎng)約140 m，寬為20～25 m。處理的面積為3 356 m2，成樁直徑為40 cm，總布樁量為3 876根。碎石樁布置如圖1。

1.1 擠密碎石樁的加固原理

擠密碎石樁的加固作用主要源于振動(dòng)沉管的擠密、樁孔排水降壓、預(yù)振效應(yīng)。

振動(dòng)擠密碎石樁在成樁過程中樁管對(duì)周圍砂層產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，使樁周圍的土粒重新排列密實(shí)，孔隙比減小，密實(shí)度增大，這就是擠密作用。通過擠密作用，提高軟土的強(qiáng)度和軟土地基的承載力，消除液化的可能性。經(jīng)調(diào)查表明，當(dāng)砂土的密實(shí)度得到提高時(shí)，產(chǎn)生液化的可能性也在減少。

碎石樁成孔后，樁孔內(nèi)填充碎石，用高強(qiáng)度碎石置換樁孔內(nèi)原來的土體，并經(jīng)過振動(dòng)密實(shí)，樁孔內(nèi)碎石柱體承載力明顯比原孔位處的土體要高。

碎石樁加固砂土?xí)r，樁孔內(nèi)填充碎石，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水通道，使樁間土產(chǎn)生的振動(dòng)超孔隙水壓力的水迅速地由碎石樁體排出，土中孔隙水壓力亦隨之減小，難以聚集提高，土體密實(shí)度得以提高，進(jìn)而使軟土地基承載力得到提高。

軟土地基特別是砂土地基在振動(dòng)沉管施工過程中，軟土地基獲得強(qiáng)烈的振動(dòng)，其密實(shí)度得到提高，對(duì)于增強(qiáng)砂土抗液化能力是極為有利的。經(jīng)試驗(yàn)證明，經(jīng)過振動(dòng)的軟土地基，其抗液化能力相當(dāng)于相對(duì)密度80%的未受過預(yù)振的砂樣。

1.2 施工工藝

1.2.1 振動(dòng)碎石樁施工工藝流程(如圖2)

1.2.2 施工準(zhǔn)備

1)場(chǎng)地準(zhǔn)備。清理平整場(chǎng)地至碎石樁施工高程，清除施工區(qū)域內(nèi)地上、地下及空中的一切障礙物(包含石塊、樹根、垃圾及桿線等)，低洼或水塘地段應(yīng)先排水清淤后再回填黏性土(不得回填雜土)至施工高程處，整平后壓實(shí)。

2)測(cè)量放樣。測(cè)量地面整平后的高程，繪制樁位點(diǎn)狀網(wǎng)格圖。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，組織技術(shù)人員測(cè)量放樣，測(cè)量地面整平后的高程，并繪制樁位點(diǎn)狀網(wǎng)格圖，報(bào)監(jiān)理審核。依據(jù)審批后的樁位圖及路線中樁、控制布設(shè)樁位，樁間距1 m，平均樁長(zhǎng)8 m，樁徑0.4 m，采用梅花狀布置，布樁時(shí)現(xiàn)場(chǎng)用鋼卷尺定出每一根樁的樁位，用不易損壞的竹簽插入土層標(biāo)定位置(樁位誤差不得超過5 cm，樁間誤差不得超過10 cm)。

3)機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)、安裝調(diào)試。碎石樁采用DZ-60型碎石樁機(jī)，配套發(fā)電機(jī)功率為120 kW，小推車6個(gè)。每臺(tái)樁機(jī)配備性能良好的能顯示沉管鉆進(jìn)時(shí)電流變化的電流表，且必須經(jīng)過檢驗(yàn)鉆機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4)材料進(jìn)場(chǎng)。施工材料選用粒徑20～50 mm規(guī)格碎石，含泥量不大于5%，并經(jīng)檢驗(yàn)合格。

1.2.3 施工工序

1)樁機(jī)就位。在樁機(jī)走行鋼軌上標(biāo)出樁位標(biāo)記，移動(dòng)樁機(jī)，使樁機(jī)對(duì)準(zhǔn)打樁線;啟動(dòng)0.5 t卷?yè)P(yáng)機(jī)，按照下橫梁標(biāo)出的樁位標(biāo)記移動(dòng)導(dǎo)向架，使樁管對(duì)準(zhǔn)打樁點(diǎn)，并將卷?yè)P(yáng)機(jī)離合剎緊;松動(dòng)1.0 t卷?yè)P(yáng)機(jī)離合器，人工合攏活瓣樁尖，對(duì)準(zhǔn)地面標(biāo)定的樁位。

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2)啟動(dòng)樁錘電機(jī)使樁錘振動(dòng)，樁管沿樁位下沉。

3)灌碎石。樁管沉到持力層后，根據(jù)樁深及試樁時(shí)確定的充盈系數(shù)制作料斗，按計(jì)算量將碎石灌入樁管內(nèi)，如果樁管不能容納全部碎石量，則在樁管振動(dòng)一段時(shí)間后再補(bǔ)充灌入樁管內(nèi)。

4)振動(dòng)擠密。第一次把樁管提升80～100 cm，提升時(shí)樁尖自動(dòng)打開，樁管內(nèi)碎石流入孔內(nèi)。

5)降落樁管，振動(dòng)擠壓20 s。

7)完成該樁灌注碎石量，樁管提至地面，停止振動(dòng)，按設(shè)計(jì)數(shù)量從孔口補(bǔ)足填料。最后啟動(dòng)反插，孔口加壓至前機(jī)架抬起，進(jìn)入下一根樁的施工。

1.3 施工要點(diǎn)及質(zhì)量控制

①正式施工前應(yīng)進(jìn)行試樁，試樁一般為7根左右。②施工過程中，嚴(yán)格按照樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距、碎石灌入量、試樁所確定的提升高度及速度、擠壓次數(shù)、留振時(shí)間、電機(jī)的工作電流等施工參數(shù)進(jìn)行施工。③施工順序從兩側(cè)向中心進(jìn)行，相鄰兩根樁須間隔施工。④施工時(shí)，應(yīng)保持起重設(shè)備平穩(wěn)，導(dǎo)向架與地面垂直，垂直度、樁位、樁長(zhǎng)、樁徑的偏差均不得大于規(guī)定值。⑤啟動(dòng)拔管時(shí)，拔管前留振1 min，以后邊振動(dòng)邊拔管，拔管速度應(yīng)均勻且控制在1.2～1.5 m/min。⑥碎石灌入量應(yīng)不少于理論計(jì)算量的90%。⑦成樁材料采用碎石，粒徑為20～50 mm，含泥量不得大于5%。⑧施工過程中及時(shí)挖除樁管帶出的泥土，孔口泥土不得掉入孔中。⑨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等情況應(yīng)立即停工，并報(bào)告監(jiān)理工程師，研究問題原因及處理方案。⑩成樁后進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保碎石樁的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

2 加固效果檢測(cè)

在成樁后對(duì)碎石樁進(jìn)行檢測(cè)，由檢測(cè)數(shù)據(jù)可得碎石樁施工質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求，其樁長(zhǎng)、樁徑、密實(shí)程度均勻，通過單樁和復(fù)合地基承載力試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。其中復(fù)合地基承載力試驗(yàn)?zāi)荏w現(xiàn)碎石樁的加固效果。

復(fù)合地基承載力試驗(yàn)采用壓板靜力荷載試驗(yàn)，在施工區(qū)域內(nèi)隨機(jī)抽檢了3個(gè)點(diǎn)。最大試驗(yàn)加載量為300 kN，由收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了荷載 Q與沉降s的Q—s關(guān)系曲線及s—lgt關(guān)系曲線。NF01～NF03累計(jì)沉降量分別為 11.64、12.01、10.28 mm，其中 NF02點(diǎn)試驗(yàn)曲線見圖3。各檢測(cè)點(diǎn)Q—s關(guān)系曲線圓滑平緩，無明顯陡降段，s—lgt關(guān)系曲線呈平行規(guī)則排列，沉降量逐級(jí)微量增大且穩(wěn)定，經(jīng)綜合分析，承載力特征值大于設(shè)計(jì)值，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖 3 NF02 測(cè)點(diǎn) Q—s、s—lgt試驗(yàn)曲線

3 結(jié)語

擠密碎石樁施工在軟基處理中復(fù)合地基承載力提高效果明顯，且其具有施工工藝便于掌握，施工設(shè)備投入相對(duì)較少，原材料易于取得，施工進(jìn)度較快、相對(duì)其它軟土地基處理的施工方法成本較低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，根據(jù)其加固原理，擠密碎石樁在公路橋頭減少跳車也能得到運(yùn)用，尤其在砂性土、粉土等地層中消除其液化的效果明顯。因此，采用擠密碎石樁處理軟基是值得推廣的一種施工方法。

［1］龔曉南.地基處理手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

［2］靳建軍.碎石樁在工程中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2004，3(3):24-25.

［3］謝永強(qiáng).振沖碎石樁在工程中的應(yīng)用［J］.廣東土木與建筑，2006，3(3):45-46.

［4］王曉光，張家柱.振沖碎石樁在軟弱地基中的應(yīng)用［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2006(6):81-84.