馮全斌　王英嬙

摘 要：介紹了振動(dòng)沉管碎石樁在盤州市X298盤縣雨格至普古段改造工程軟基處理中的應(yīng)用，同時(shí)提出了振動(dòng)沉管碎石樁在施工工藝、質(zhì)量控制方面的注意事項(xiàng)，且對(duì)碎石樁的應(yīng)用效果作了簡(jiǎn)要的評(píng)述。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)沉管碎石樁;二級(jí)公路;軟基;應(yīng)用控制

1 前言

公路施工中，路基位于天然地基之上，自身荷載大，要求地基具有足夠的承載能力，進(jìn)而保持路基穩(wěn)定，不至于產(chǎn)生對(duì)路基有害的變形。因此路基的軟基處理尤為關(guān)鍵。針對(duì)不同的軟基情況，處理方法也有很多種。本文就振動(dòng)沉管碎石樁處理方法提出自己的觀點(diǎn)和看法。在軟基處理中采用碎石樁進(jìn)行地基處理，從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看效果較好，能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，提高了地基的負(fù)荷承載能力，保證了路基填方的施工質(zhì)量。

2 工程概況

X298盤縣雨格至普古段改造工程位于貴州省西部盤縣境內(nèi)，東鄰普安，南接興義，西連云南省富源、宣威，北鄰水城。項(xiàng)目起于水盤高速雨格互通A匝道起點(diǎn)處，經(jīng)徐家大巖、馬科地、仲家寨、老屋基、大老地、楊家大溝、劉家寨、姜家寨、阿沙至終點(diǎn)普古坡處，終點(diǎn)接246縣道，本項(xiàng)目路線全長(zhǎng)12.99公里。本項(xiàng)目的建成通過(guò)水盤高速雨格互通立交將坪地鄉(xiāng)、普古鄉(xiāng)與高速公路相連，同時(shí)也打通了高速公路與S212的連接，將有效地改善區(qū)域交通運(yùn)輸條件，促進(jìn)沿線旅游開發(fā)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

根據(jù)勘探資料顯示，K3+500-K3+900段地基存在著7～10M厚的軟土層。軟土含水量40%～60%，孔隙比1.2～2.0，屬于淤泥和淤泥質(zhì)土。本段路堤填土高度5～16M，是典型的高路堤，并且地基半幅硬半幅軟，所以存在著橫向不均勻沉降問題。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，從解決軟土地基的沉降和穩(wěn)定兩方面綜合考慮，采取了振沖碎石樁方案，并付諸實(shí)施。

3 碎石樁加固機(jī)理

碎石樁的加固機(jī)理一般可分為擠密和置換兩種作用。對(duì)飽和粘性土，主要是置換;對(duì)砂性土，主要是擠密;對(duì)非飽和的粘性土.則同時(shí)兼有擠密和置換兩種作用。一般認(rèn)為，飽和土體的擠密作用隨土中細(xì)顆粒含量而減少，置換作用隨細(xì)顆粒含量的增加而增加。對(duì)砂土、粉土及非飽和粘性土，碎石樁起到了擠密、排水、預(yù)振、減振作用。對(duì)飽和粘性土，碎石樁的作用則是置換和排水。碎石樁運(yùn)用于地基處理，其本身是由散體材料組成，材料本身沒有粘性強(qiáng)度，樁體的強(qiáng)度主要是靠周圍土體的約束和樁身材料的摩擦維持的，在承受上部荷載時(shí)，樁體主要受力集中在樁頂附近4倍左右的樁徑范圍內(nèi)。同時(shí)碎石樁由于設(shè)置了反濾性和滲透性都較好的碎石，使得土體固結(jié)排水路徑大大縮短，固結(jié)速度大大提高，土體的強(qiáng)度和對(duì)整體的約束能力也得到提高，從而使復(fù)合地基的承裁力得到提高。

4 碎石樁設(shè)計(jì)方案

4.1路基碎石樁布置平面圖見圖1，設(shè)計(jì)樁徑0.5m，間距1.2m，樁長(zhǎng)11m，布樁形式為正三角形。

4.2碎石樁設(shè)計(jì)為振動(dòng)沉管碎石樁，設(shè)計(jì)充盈系數(shù)為1.3，填料為2～5cm級(jí)配碎石，含泥量小于10%，碎石樁密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)為每10cm重Ⅱ型觸探擊數(shù)≥5擊。重Ⅱ型動(dòng)力觸探的檢測(cè)有兩個(gè)目的，一是檢測(cè)成樁的密實(shí)度，看是否達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn);二是檢測(cè)樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 碎石樁施工

5.1碎石樁施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，先作好場(chǎng)地的清理、平整，按設(shè)計(jì)要求采用透水性良好材料填筑路堤高出原地面不小于0.5m，作為碎石樁樁機(jī)施工時(shí)的施工平臺(tái)。

5.2碎石樁施工機(jī)械采用八達(dá)M75型振動(dòng)沉管打樁機(jī)，樁頭采用預(yù)制C30混凝土，主要?jiǎng)恿?15.40KW（22+37×2+2.2×2+7.5×2）的電動(dòng)機(jī)，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下部的振動(dòng)頭。樁管直徑426mm，配套裝架選擇大于15m的高度，起重機(jī)械的起吊能力為50KN。

5.3施工前須通過(guò)試樁確定施工技術(shù)參數(shù)，即確定反插次數(shù)和樁尖直徑。試樁應(yīng)對(duì)每一種振動(dòng)錘和樁管組合分別進(jìn)行，我們使用的振動(dòng)錘均為I）Z60型，樁管均為Φ426鋼管，所以只進(jìn)行了一組試樁。試樁要選擇多種組合，以找出最佳施工參數(shù)，既不浪費(fèi)材料和機(jī)械，又滿足設(shè)計(jì)對(duì)充盈系數(shù)和密實(shí)度的要求。我們擬定的試樁組合及試樁結(jié)果見表1，最終選擇485mm樁尖和每1.5m反插0.5m作為施工技術(shù)參數(shù)。試樁不一定一次找到最佳施工技術(shù)參數(shù)，對(duì)不理想的試樁結(jié)果采取相應(yīng)對(duì)策重新試樁，直到找到最佳技術(shù)參數(shù)為止，試樁常見問題及對(duì)策見表2。

5.4振動(dòng)沉管碎石樁施工工藝

5.41施工順序由橋臺(tái)向路基，由路基兩側(cè)向路基中間進(jìn)行，相鄰樁“間隔跳打”;

5.42校正樁管垂直度≤1.5%，校正樁管長(zhǎng)度及投料口位置，使之符合設(shè)計(jì)樁長(zhǎng);

5.43邊振動(dòng)邊沉入土層至設(shè)計(jì)深度處，每下沉2m留振時(shí)間應(yīng)≥15s;

5.44稍提升樁管，使樁尖活瓣打開;

5.45停振，由樁管投料口用手推車加料至裝滿為止;

5.46啟動(dòng)拔管，拔管前留振lmin，以后邊振動(dòng)邊拔管，拔管速率0.8～1.Om/min，拔管時(shí)保持管內(nèi)填料高于成樁頂面，缺料時(shí)用提升料斗從加料口加料;

5.47每拔管1.5m反插0.5m，每次反插結(jié)束時(shí)留振10s，最后用空管反插至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，將樁頂壓實(shí);

5.48移動(dòng)樁架至下一樁位，重復(fù)作業(yè)。振動(dòng)沉管碎石樁施工工藝見圖3。

6 控制要點(diǎn)

6.1先進(jìn)行樁位測(cè)放，測(cè)量人員測(cè)量放出中心線及邊線控制樁，并做好控制樁保護(hù)，標(biāo)示樁點(diǎn)里程，根據(jù)樁位平面布置圖，用鋼尺布樁，布樁誤差控制在2cm內(nèi)。

6.2機(jī)具定位：將打樁機(jī)就位，合攏合瓣樁尖，將管樁向下垂直，使樁尖對(duì)準(zhǔn)樁位標(biāo)記，繼續(xù)向下垂移樁管使樁尖入土。調(diào)整樁機(jī)搭架，使沉管與地面基本垂直，一般控制在1.5%以內(nèi)。

6.3沉管達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行碎石灌注作業(yè)，將碎石由加料口注入樁管內(nèi)，灌入量按樁身理論方案量值與充盈系數(shù)計(jì)算。做好現(xiàn)場(chǎng)施工記錄，嚴(yán)格控制每根樁的碎石充盈系數(shù)，充盈系數(shù)一般控制在1.3。避免先期大后期小的不良現(xiàn)象，以增加樁的均勻性。

6.4拔管成樁：振動(dòng)沉管碎石樁的拔管作業(yè)與沉管灌注樁作業(yè)相同，其程序?yàn)椋汗嗔虾笤徽駝?dòng)，振動(dòng)拔管，振動(dòng)反插，振動(dòng)拔管，再次罐料，第二次振動(dòng)。以此為循環(huán)周期直至到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高完成一根樁施工作業(yè)（反插次數(shù)及反插深度均應(yīng)滿足樁身設(shè)計(jì)，橫截面積為控制依據(jù)）。

7 施工質(zhì)量控制

7.1樁長(zhǎng)控制

為了保證成樁質(zhì)量必須保證成樁樁長(zhǎng)，成樁樁長(zhǎng)要注意兩點(diǎn)，一是樁尖為圓錐形，樁尖處的深度應(yīng)比設(shè)計(jì)深度深一個(gè)樁尖長(zhǎng)度，二是碎石樁樁頭部分難以保證密實(shí)度，成樁頂部也要高出設(shè)計(jì)樁頂0.5m。

7.2活瓣樁尖的要求

7.2.1樁尖的制作使用普通與樁管等直徑的活瓣樁尖，須經(jīng)多次反插才能達(dá)到設(shè)計(jì)投料量，實(shí)踐證明擴(kuò)大頭型活瓣樁尖效果優(yōu)于普通活瓣樁尖，減小了樁管下沉及上拔阻力，增大了反插與擠密作用效果，提高了功效。

7.2.2密封性要求樁尖密封性好可減少進(jìn)入樁管的泥土數(shù)量，保證樁的尖部施工質(zhì)量。

7.2.3樁尖開啟角要求如反插時(shí)活瓣樁尖完全打開，石料在管內(nèi)形成活塞運(yùn)動(dòng)，不能對(duì)樁體進(jìn)行有效的壓密。樁尖由四塊活瓣組成，在擴(kuò)徑段外焊

接8塊限位塊，使樁尖活瓣開啟角≤60。在樁管提升時(shí)，活瓣打開，稍向內(nèi)傾斜，不影響下料。反插時(shí)由于樁尖受到向上的壓力，活瓣閉合，使樁間土擠密，樁體壓密。

7.3碎石填料的要求擠密碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)承載力為150kPa，非風(fēng)化的巖石制成的碎石即可。碎石粒徑2～5cm，含泥量要求≤10%，運(yùn)至工地的石料內(nèi)無(wú)明顯泥塊即可達(dá)到要求。

8 碎石樁質(zhì)量檢測(cè)

8.1現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)撿測(cè)包括對(duì)樁徑、樁距、樁長(zhǎng)、垂直度以及投料數(shù)量的檢查，該項(xiàng)工作由監(jiān)理及旁站人員完成。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的項(xiàng)目、數(shù)量及要求見表3。

8.2重Ⅱ型動(dòng)力觸探檢測(cè)，重Ⅱ型動(dòng)力觸探的檢測(cè)有兩個(gè)目的，一是檢測(cè)成樁的密實(shí)度，看是否達(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn);二是檢測(cè)樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。該公路要求動(dòng)力觸探檢測(cè)頻率2，每貫入深度10cm擊數(shù)≥5擊為合格，檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)按表4執(zhí)行。

8.3經(jīng)過(guò)動(dòng)力觸探檢測(cè)，我們施工的振動(dòng)沉管碎石樁大多達(dá)到了良好級(jí)別，且全樁長(zhǎng)范圍內(nèi)擊數(shù)比較穩(wěn)定，由此說(shuō)明按此工藝施工的振動(dòng)沉管碎石樁成樁質(zhì)量穩(wěn)定，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

9 總結(jié)

9.1振動(dòng)沉管碎石樁克服了振沖碎石樁耗水量大和泥漿污染的弊病，又克服了常規(guī)擠密碎石樁僅靠振密易出現(xiàn)斷樁、縮徑質(zhì)量不易控制的弱點(diǎn)，具有現(xiàn)場(chǎng)文明、造價(jià)低、進(jìn)度塊、施工質(zhì)量易控制的優(yōu)點(diǎn)，適宜于處理高速公路軟弱土和可液化土地基。

9.2振動(dòng)沉管碎石樁施工先試樁為后續(xù)施工提供技術(shù)參數(shù)，既保證工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，又避免浪費(fèi)材料、機(jī)械，是沉管碎石樁施工的重要環(huán)節(jié)。

9.3擴(kuò)大頭型活瓣樁尖施工碎石樁，可減小樁管下沉和上拔阻力，加快施工速度，樁體直徑容易保證，反插效果明顯，樁體密度大，充盈系數(shù)高。碎石樁施工質(zhì)量與擴(kuò)大頭型樁尖尺寸有關(guān)，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)碎石樁設(shè)計(jì)樁徑、樁長(zhǎng)、沉管直徑及地基土層變化等因素試樁后凋整樁尖尺寸。

9.4振動(dòng)沉管碎石樁地基處理方案的缺點(diǎn)為施工設(shè)備笨重（達(dá)38t），立柱較高（達(dá)26m），設(shè)備轉(zhuǎn)移施工地點(diǎn)困難，步履行走速度較慢且要求道路平整，拆裝設(shè)備費(fèi)時(shí)費(fèi)工，立柱較高易受架空線路影響無(wú)法穿越和施工，對(duì)于樁數(shù)量較少、受架空線路影響且無(wú)消除液化要求的軟土地基處理可考慮其他軟基處理方案，如噴粉樁、攪拌樁等。