浅谈振动法碎石桩地基处理质量控制

建筑设计　２０１３年（第４２卷）第３期　浅谈振动法碎石桩地基处理质量控制　杨永生　（甘肃铁一院工程监理有限责任公司，甘肃兰州７３００００）　摘要：在地基承载力低、地下水位比较高的条件下，设计中广泛使用碎石桩处理措施，其目的是为了提高地基土承载力、　减少变形和增强抗液化性，满足软土路基工后允许沉降。结合集宁至包头增建第二双线工程中软土基础处理工程实例，　重点阐述碎石桩施工过程中通过对原材、碎石灌入量、电流、施工工艺的控制，以保证碎石桩地基处理的施工质量。　关键词：碎石桩质量；控制；地基　碎石桩施工加固方案是目前土建工程中常用的地　加固砂土地基抗液化的机理主要有三个方面。　基处理措施之一，并逐步在铁路路基软基处理方面得　１．１　挤密作用　到推广。该方法适用于处理松散砂土、粉土、素黏性　在成桩过程中桩管对周围砂层产生横向挤压力，　土、杂填土、黏性土、湿陷性黄土等地基，并且对消除地　使桩管周围的砂层孔隙比减小、密实度增大，提高地基　下水饱和性土层的液化有良好性能。对饱和黏性土地　抗剪强度和抗液化能力。　基上不以变形为主要控制的工程，也可用碎石桩置换　１．２排水降压作用　处理。该方法具有易操作、效果好、成本低、无污染等　碎石桩桩孔内充填碎石等反滤性好的粗颗粒料，　优点，被广泛应用于各类工业与民用建筑、道路、桥梁、　在地基中形成竖向排水降压通道，有效的消散和防止　堤坝、港口、电站等工程的地基加固。碎石桩的施工质　超孔隙水压力的增高，防止砂土产生液化，并可加快地　量主要控制项目为复合地基承载力和桩身密实度。　基的排水固结。　集宁至包头增建第二双线工程ＤＫ７１４＋５００～　１．３砂基预震效应　ＤＫ７４９＋０００段３４．５ｋｍ，基底主要为山前冲、洪积倾斜　碎石桩在成孔及成桩时，振动锤的强烈振动，使填　平原。工点范围内从地表层往下分别为粉土、粉细砂、　入料和地基土在挤密的同时获得强烈的预震，对砂土　黏性土，地下水位埋深１．５０～６．８０ｍ，为第四系孔隙潜　增强抗液化能力是极为有利的。复合土层起垫层作　水，而且各施工段地质不尽相同，情况复杂。需要进行　用，垫层将荷载扩散使应力分布趋于均匀，从而提高地　路基碎石桩处理的地段达到１６ｋｉｎ。设计桩长４～１１ｍ　基整体的承载力，减少沉降量。　不等，原始地基承载力为３０～６０ｋＰａ之间，处理后要求　达到的设计复核地基承载力为１５０～１８０ｋＰａ不等，施　２碎石桩施工质量控制　工中采用振动沉管法施工，本论述针对振动沉管碎石　从碎石桩的施工原理可以了解到碎石桩施工质量　桩加固软基的质量控制进行阐述和分析。　的控制，重点在于碎石桩的桩身密实度和复合地基承　１碎石桩加固原理　载力。目前碎石桩施工质量的检测办法一般都为重型　动力触探检测桩身密实度和静载复合地基载荷试验检　根据碎石桩加固砂性土地基的主要目的是为了提　测复核地基承载力。要控制好碎石桩的施工质量须从　高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。碎石桩　原材、施工工艺、质量保证、资料分析、质量检测等各方　作者简介：杨永生（１９６４一），男，汉族，大学本科，主要研究方向：碎石桩地基处理的质量控制。　５５　２０１３年（第４２卷）第３期　建筑设计　面进行控制。　２．１原材控制　挤密碎石桩所用的碎石应由未风化卵石、砾石或　扎制碎石而成，级配采用１—２—３自然级配，含泥量不　大于５％，且粒径一般控制在２～５ｃｍ。　在实际施工中，为保证碎石质量合格，首先从产地　和加工控制，选用质地良好的岩石用于碎石破碎，加工　过程中控制粒径大小的同时注意控制碎石自然级配。　为了控制含泥量，在料斗入口处增设了孔径为１．５ｃｍ　的钢筋网片筛子，将土筛出料外，使土、料分离，这样就　更能保证整个工程所用碎石材料的质量（见图１）。　图１碎石过筛　２．２碎石灌入量的控制　现场施工时要控制好碎石的灌人量，在施工中采　取“整体总量、分批总量、单桩总量”的三级控制方法，　严格控制灌人的碎石量。以控制单桩的碎石灌入量为　主，控制每段整体的碎石灌入量为辅。控制单桩灌人　量通过对装料的小铲车的铲斗进行容积ｉ贝０量，以碎石　填充至与料斗口平齐位置进行测量。将测量结果标写　在小铲车的铲斗外侧。现场单桩碎石灌人量要严格计　量并作好记录，单桩灌人量不应大于或小于设计量的　５％。控制每段的整体灌入量是在计算每辆拉碎石料　卡车的运输方量，将检测合格后的碎石按５０ｍ或ｌＯＯｍ　等不同施工段所需的碎石总方量集中堆放，按施工总　量进行碎石灌人量控制。　５６　２．３电流的控制　电流的控制实际上是密实电流和留振时间的控　制。为保证桩体质量，要求每段桩体的最终加密电流　都达到规定的密实电流值，留振时间在ｌＯｓ以上，具体　的控制参数应根据试桩决定。　２．４施工工艺控制　碎石灌入量的控制设专人专机盯防：操作人员严　格按试桩确定的参数，记录施工开始时间、结束时间、　成桩深度、碎石灌人量及电机的工作电流值，并注意各　种参数的变化。控制好振动频率、留振时间、反插深　度，反插次数，以及提升的高度和速度，确保桩的连续　性。填料分批加入，坚持“少吃多餐”的原则，防止“断　桩”和“颈缩桩”的现象发生。　２．４．１试验桩　施工前，根据设计要求在现场进行制桩试验和必　要的测试，便于确定主要技术参数，以保证大面积施工　质量。试验桩根据机械型号、地质情况等一般选择３—　６组，每７根桩为一组，分别进行桩身密实度、桩体是否　成型完整、扩径是否满足要求、复合地基承载力检测。　试验桩采用合格的原材，施工过程中记录桩机的打入　速度、拔管速度、反插次数、反插深度、充盈系数、最大　电流要求、碎石灌入量等各项施工参数。试桩检测合　格后确定合理的各项施工参数。　２．４．２施工工艺的好坏，直接影响施工质量　（１）先进行定位，由测量技术人员进行桩位测放，　测量放出中心线及边线控制桩，并做好控制桩保护，标　示出里程，根据桩位平面图，用钢尺布桩，布桩误差控　制在２ｅｍ以内。　（２）桩套管就位后将桩管沉人土０．５～１．Ｏｍ，从桩　的两个正交倾斜面校正桩身的垂直度，待桩身的垂直　度偏差小于０．５％时才开振下沉。　（３）桩管下沉至设计高程后填料，碎石从桩管投料　口处投入桩管内，管内灌人碎石高度需大于１／３管长　方可开始拔管。拔管时应先振动５一ｌＯｓ后在开始拔　管，边振实、边往上拔桩管，如此反复直至全管拔出。　拔管速度要均匀，一般为０．８ｍ／ｒａｉｎ（平均速度），反插　高度为０．８～１．Ｏｍ、反插深度０．４～０．５ｍ，利用振动及　桩尖的挤压作用使碎石密实。压振密实度以标高为　建筑设计　２０１３年（第４２卷）第３期　主，电流控制为辅。压缩比为１．５：１，即管中料每１．５ｍ　压缩到１ｍ。　（４）终孔投料当桩管贯入量达到设计高程时，应逐　步降低电流、减少振幅，停振终孔后，把桩管提升到一　定高度（下料顺利时提升高度控制１．５ｍ左右）。　２．４．３碎石桩检验结果　质量检验应在施工结束后一定时间进行。对饱和　黏性土待孔隙水压力基本消散后进行，间隔时间为１—　２周；对其它土可在施工结束后３—５ｄ进行。　碎石桩挤密校果的检测可通过抽查进行，通常检　测数量不少于总桩数的２％，且至少每个工程不少于３　根。检测效果如有占检测总数１０％的桩未达到设计要　求，应采取加桩措施。　利用复合地基载荷试验和重型动力触探Ｎ６３．５检　测，试验结果表明：单桩复合地基载荷试验２组，承载　力为１８０ｋＰａ（设计特征值要求为１５０ｋＰａ）；重型动力触　探Ｎ　，．５检测１７根，桩顶以下２．０ｍ达到１２击（Ｎ６３．　≥　１０），桩身质量达到合格标准。　３施工注意事项　施工时遇到的主要难点是碎石的振密，由于碎石　振密施工具有隐蔽性，若仅靠电流控制、仪表读数及经　验等来判断施工情况，难以保证不会对工程的质量、进　度和成本造成影响。　（１）碎石桩施工顺序应先单排后双排，由外往里　进行，圆弧段桩距，以轴线为控制，内弧稍密，外弧　稍疏。　（２）施工时要注意电、料的控制。电主要是控制振　密过程中的密实电流；料要注意加料不得过猛，原则上　要勤加料。　（３）制桩时严禁周边土方开挖，以防止桩身位移。　（４）机具定位：将打桩机就位，合拢瓣桩头，将管桩　向下垂直，使桩尖对准桩位标记，继续向下垂移桩管使　桩尖入土，调整桩机塔架，使沉管与地面基本垂直，一　般控制在１％以内。　（５）施工结束后，应将基底标高下的松散层挖除　或夯压密实，随后加铺５０ｅｍ厚的碎石垫层，以利于　排水。　（６）应严格控制留振时间和密实电流的变化，留振　时间达到施工控制参数的要求，切勿欠振；而密实电流　的变化反映挤密程度及效率。当电流达到一定的不变　值，表明桩体的密实度接近饱和。　（７）桩机操作人员必须具备操作上岗证，施工技术　员要在现场监测记录数据，并比较电流等参数是否在　预计的范围内。　（８）每次开工前要检测桩机的性能以及仪表工作　是否正常，防止因仪表失灵产生失误。　（９）在强调碎石振密的重要性的同时，应该切忌过　分振压碎石桩，只要达到设计和规范的要求即可。　４结束语　施工质量是工程的根本，无论如何都要把施工质　量放到第一位。振动碎石桩施工质量的控制受多种因　素的影响，但归根到底，还是四个方面的问题。即原材　料含泥量和粒径控制，填料成桩时的加密电流和留振　时间控制，反插次数和反插深度的控制，以及每次填料　量的控制。只要对以上四个方面进行合理有效的控　制，就可以保证大范围铁路路基碎石桩软基处理的施　工质量。　参考文献：　［１］ＴＢ１００３５—２００６．铁路特殊路基设计规范［Ｓ］．北京：中国　铁道出版社，２００６．　［２］ＴＢ１０３５２—２００９．铁路路基工程施工安全技术规程［Ｓ］．北　京：中国铁道出版社，２００９．　［３］ＴＢ１０４１４—２００３．铁路路基工程施工质量验收标准［ｓ］．北　京：中国铁道出版社，２００４．　５７