趙亞濤 蔣真真 王 瀟

(北京金河水務(wù)建設(shè)集團有限公司, 北京 102206)

1 工程概況

通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運溝綜合治理工程項目排澇泵站位于減運溝綜合治理河道標(biāo)尾樁號4 +474 ~4 +630段, 該排澇泵站設(shè)計規(guī)模為8.0m3/s, 潛水軸流泵4臺, 單泵設(shè)計流量2.0m3/s, 設(shè)計揚程3.5 ~5.5m,配套電機功率160kW, 總裝機容量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,確定采用夯擴擠密碎石樁進(jìn)行該工程地基處理, 夯擴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, 形成豎向增強體復(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 夯擴擠密碎石樁技術(shù)參數(shù)

通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運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, 選用夯擴擠密碎石樁進(jìn)行地基處理, 夯擴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)域為12.93m。

夯擴擠密碎石樁設(shè)計樁身直徑550mm, 設(shè)計樁長為7.69m 和5.07m, 相應(yīng)有效樁長有6.69m 和4.07m,樁身材料為粒徑20 ~100mm 的連續(xù)級配砂石, 樁位呈正三角形布置, 樁心間距1.50m, 樁數(shù)1712 根(樁長7.69m 的1285 根、 樁長5.07m 的427 根)。 為保證夯擴擠密碎石樁成樁質(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 夯擴擠密碎石樁布樁示意圖(單位: mm)

圖2 夯擴擠密碎石樁布結(jié)構(gòu)大樣(單位: mm)

3 樁體夯擴材料指標(biāo)

夯擴擠密碎石樁復(fù)合地基又稱柱錘沖擴復(fù)合地基, 夯擴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, 形成豎向增強體復(fù)合地基, 其夯擴填料為級配砂石, 級配砂石應(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, 級配連續(xù)。

4 施工機械設(shè)備

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

圖3 步履式落錘載體樁機

圖4 全站儀

5 施工工藝

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

圖5 夯擴擠密碎石樁施工工藝流程

5.1 測量放線

根據(jù)通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運溝綜合治理工程項目排澇泵站樁位平面布置圖, 對碎石樁的施工區(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)減運溝綜合治理工程項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), 由項目部專業(yè)測量人員按照正三角形 (邊長1.5m) 布置原則進(jìn)行樁位布設(shè), 并在相應(yīng)點位上設(shè)置明顯標(biāo)志, 樁位測量誤差不大于20mm, 定位完畢后報請監(jiān)理單位驗收。

5.3 沖擴樁機移機就位

沖擴樁機對位時, 應(yīng)先對設(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)減運溝綜合治理工程地質(zhì)土層資料以及以往施工經(jīng)驗, 選擇的沖擴樁機柱錘重4.0t, 錘長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。 成孔過程中如遇不利地質(zhì), 導(dǎo)致無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至地面高程, 然后在其原樁點位周圍不超過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

夯擴擠密碎石樁的夯擴填料為級配砂石, 級配砂石應(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, 要求級配連續(xù), 填料采用裝載機鏟運至樁孔處, 配合人工鏟運將填料注入孔內(nèi), 每次填料方量為0.30m3。

5.6 柱錘夯實

夯擴擠密碎石樁填料應(yīng)分層填入、 分層夯實, 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)計要求, 若無法滿足, 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, 分層夯擴填料施工至距樁頂?shù)孛?.0m 時應(yīng)以低錘密擊的方式進(jìn)行夯擴,避免造成地面隆起(隆起不超過15cm), 單擊貫入不大于12cm (見圖6)。

圖6 成孔及夯擴示意圖

5.8 清土、 鑿樁頭

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

樁間土清運完畢后, 進(jìn)行樁頭鑿除工作, 樁頭上部采用小型挖掘機進(jìn)行截斷, 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)計高程, 然后報請監(jiān)理部門測量樁徑及截面積。

5.9 試樁

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

通過復(fù)合地基靜載試驗, 檢測夯擴擠密碎石樁復(fù)合地基承載力特征值是否滿足設(shè)計要求; 通過重型動力觸探試驗, 檢測夯擴擠密碎石樁樁體的密實度; 通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗, 檢測夯擴擠密碎石樁樁間土的密實度, 并判定是否已消除液化。 通過上述試樁試驗, 保證成樁的承載力滿足設(shè)計圖紙要求, 消除地基液化,并將試驗的結(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

本文通過夯擴擠密碎石樁施工在通州區(qū)兩河水網(wǎng)減運溝綜合治理工程項目排澇泵站地基處理施工當(dāng)中的實踐, 詳細(xì)闡述了夯擴擠密碎石樁施工工藝及質(zhì)量控制要點, 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。 夯擴擠密碎石樁先通過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(簡稱柱錘),通過自行起重機或其他設(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)的填料分層夯實形成樁體, 同時對樁間土進(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。

夯擴擠密碎石樁復(fù)合地基, 對由于震動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, 還通過嚴(yán)密的施工參數(shù)對樁體的質(zhì)量進(jìn)行控制,采用合適的夯擴設(shè)備對樁身填料進(jìn)行擠密壓實, 使松散砂土顆粒重新排列, 提高砂土的承載力和壓縮模量。

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