振動沉管碎石樁在公路軟土路基中的應(yīng)用
摘要：本文首選論述了振動沉管碎石樁的加固機理，進而詳細論述了振動沉管碎石樁的施工工藝，第三論述了施工注意事項，最后論述了施工后的質(zhì)量檢測，以供參考。
關(guān)鍵詞：振動沉管碎石樁,公路,軟土路基,應(yīng)用
1前言
振動沉管碎石樁是近20年來發(fā)展起來的一種地基處理方法，其是在素(雜)填土、淤泥等軟土地基，用碎石樁進行加固，構(gòu)成樁土共同作用的復(fù)合地基，以達到提高軟土地基的承載能力、降低基礎(chǔ)的沉降、防止砂土振動液化等目的。由于該法具有施工簡單、加固效果好、節(jié)省材料、成本低廉、無污染等特點，被廣泛應(yīng)用于地基處理與加固工程中，是目前處理軟土地基的一種主要方法。
2振動沉管碎石樁的加固機理
振動沉管碎石樁是在振動機的振動作用下，把套管打入規(guī)定的設(shè)計深度，套管入土后，對樁間土產(chǎn)生很大的橫向壓力，土體產(chǎn)生徑向位移，擠密了套管周圍土體，然后投入碎石，再將碎石排入土中，通過振沖器振動，使周圍土體內(nèi)超靜孔隙水壓力升高，使土的孔隙體積減少，密實度增加，從而降低了土的液化的可能性，多次循環(huán)后就成為了碎石樁。樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力和防止砂土振動液化。實踐證明，裝在容器中的散粒物質(zhì)受到一定的振動作用或敲擊就會產(chǎn)生沉陷和密實，同樣，飽和松散砂土受到振動時抗剪強度迅速降低，一定范圍內(nèi)受振顆粒在自重及上覆壓力作用下，重新排列致密。
3振動沉管碎石樁的施工工藝
3.1 施工準備
3.1.1場地平整
1.清理整平施工場地，清理表面腐植土層30cm，消除高空和地面障礙物;
2.鋪筑墊層，進行樁位放樣，樁間距及形式應(yīng)按設(shè)計要求進行，樁間距允許偏差為±10cm。
3.為方便施工，實際地形、平整場地、場地的外邊緣要伸出設(shè)計最外緣樁孔5m。
3.1.2機械設(shè)備
碎石樁采用振動樁機振動成孔，樁機應(yīng)根據(jù)樁徑、樁長及加固工程與周圍建筑物(民房)的距離相適應(yīng)做出選擇。
3.1.3 施工材料選擇
碎石樁碎石填料應(yīng)采用未風化、抗浸蝕的干凈礫石或軋制碎石，粒徑20～50mm，最大粒徑應(yīng)≤50mm，含泥量不得大于5%，內(nèi)摩擦角不小于38°。
3.1.4 現(xiàn)場工藝性試樁
施工前，根據(jù)設(shè)計要求在現(xiàn)場進行制樁試驗和必要的測試，便于確定主要技術(shù)參數(shù)，即確定反插次數(shù)和樁尖直徑，以保證大面積施工質(zhì)量。應(yīng)選擇符合設(shè)計和規(guī)范要求的石料進行試樁，并記錄制孔、清孔、制孔時間和深度、鉆進速度(m/min)、壓入碎石量及電流變化等，以選定科學(xué)合理的施工技術(shù)參數(shù)。
在試樁過程中，對不理想的試樁結(jié)果，應(yīng)采取相應(yīng)對策重新試樁，直到選定最佳的技術(shù)參數(shù)。試樁常見問題及對策見表1。
3.2 施工工藝流程
振動沉管碎石樁施工工藝流程為：施工準備→測量、放樣、布樁→指揮對樁→沉管造孔→向提料斗進料→逐段加密成樁→單樁施工結(jié)束。
3.3 施工要點
3.3.1 測量定位
1.按照設(shè)計圖紙認真復(fù)核，現(xiàn)場用經(jīng)緯儀和50m鋼尺打點定位，并做好標識。
2.施工順序一般采用由里向外、由一邊推向另一邊的逐排施工。
3.為減少制樁對原土基的擾動，則應(yīng)采用間隔跳打方式，或者從四周向中間逐行打。同時，路基外側(cè)最好打2-3排保護樁。
3.3.2 打樁機就位
1.將打樁機按施工計劃移至樁位，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。
2.打樁機就位后，應(yīng)檢查打樁機是否平穩(wěn)，導(dǎo)向架是否與地面垂直。要求垂直偏差≤1.5%，成孔中心與設(shè)計樁位偏差≤50mm，樁徑偏差控制在20mm以內(nèi)，樁長偏差不大于10cm。
3.3.3 振動沉管
1.打樁機按樁點就位后，各項要求均滿足規(guī)范與設(shè)計要求，即可開機進行振動沉管作業(yè)。先靜壓沉管至樁管不能再向下移動時即啟動振動錘振動沉管直至樁尖進入持力層，并達到設(shè)計深度后停止。
2.沉管速度不宜過快，沉管速度宜為0.5～1.2m/min。
3.3.4 灌注碎石
1.沉管達到設(shè)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(nèi)。
2.灌入量按樁身理論方量值與充盈系數(shù)計算，但不應(yīng)少于設(shè)計值的95%;填料應(yīng)分批加入，且不宜一次加料過多。
3.3.5 拔管成樁
1.振動沉管碎石樁的拔管作業(yè)、振動作業(yè)應(yīng)與沉管灌注作業(yè)同時進行，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(shè)計樁標高，完成一根樁的施工作業(yè)。
2. 樁管灌入碎石后，應(yīng)先振動5-10s后再拔管，拔管的提升速度宜控制在5～8cm/min。
3.應(yīng)控制拔管速度，不能過快，否則會導(dǎo)致成樁直徑較小，甚至產(chǎn)生縮徑或斷樁，也不能過慢，過慢則振動時間長，會使得樁體下部細顆粒材料含量較多。一般，拔管速率應(yīng)控制在1m/min以內(nèi)。
4.拔管時，保持管內(nèi)填料高于成樁頂面，缺料時用提升料斗從加料口加料。
5.每拔管1.5m反插0.5 m，每次反插結(jié)束時留振10s，最后用空管反插至樁頂設(shè)計標高，將樁頂壓實。
3.3.6 移動樁架至下一孔位，重復(fù)作業(yè)。
4 施工注意事項
4.1 施工時要注意電、料的控制。電主要是控制振密過程中的密實電流，當電流達到一定的不變值，表明樁體的密實度接近飽和;在成孔過程中，記錄各深度的時間、電流值，記錄的次數(shù)應(yīng)不小于1~2m/次。料要注意加料不得過猛，每批不宜加得太多，每振密段也不宜太長(≤50cm)。
4.2樁底留振時間不少于20s，留振電流不小于80A。制樁加密段長度不大于50cm，提管速度不快于1.0～1.5m/min。反插次數(shù)每米不少于1 次。填料量應(yīng)滿足0.7~ 0.8 m3 的要求。
4.3 施工結(jié)束后，應(yīng)將基底標高下的松散層挖除或夯壓密實，隨后加鋪20cm厚的碎石墊層，以利于排水。
5 施工后的質(zhì)量檢驗
施工質(zhì)量檢驗，主要采用重型動力觸探試驗進行隨機檢驗。另外，當樁體質(zhì)量全部達到設(shè)計要求和相應(yīng)的質(zhì)量標準后，還要驗證復(fù)合地基的力學(xué)性能是否滿足設(shè)計提出的要求，例如：承載力特征值、變形特性(總沉降量、差異沉降量)、抗剪強度指標等是否達到設(shè)計要求，即加固效果檢驗，主要采用的是單樁載荷試驗。
5.1現(xiàn)場檢測，主要是對樁徑、樁距、樁長、垂直度以及投料數(shù)量的檢查。具體的現(xiàn)場檢測的項目、數(shù)量及要求見表2。
5.2 重Ⅱ型動力觸探檢測，要求檢測頻率為2%，每貫入深度10cm擊數(shù)≥5擊為合格，檢測評定標準見表3。
5.3 單樁載荷試驗：可按每200～400根隨機抽取一根進行檢驗，但總數(shù)不得少于3根。
5.4 復(fù)合地基栽荷試驗，檢驗數(shù)量不應(yīng)小于總樁數(shù)的0.5%，且每個單體工程不應(yīng)少于3點。
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