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行业动态

干振碎石桩处理软地基施工工艺浅探

时间:2021-12-18 11:12:01 来源:本站 点击:100次

1 干振碎石桩的定义和原理

干振碎石桩是采用预沉导管、重锤振动压入工艺施工的碎石桩。其原理主要是振密和挤密松散沙土、粉土、黏性土、素填土、杂填土等地基。

2 原材料要求

碎石桩施工碎石由岩石或砾石轧制而成,应洁净、干燥并具有足够的强度和耐磨耗性,其颗粒形状应具有棱角,不得掺有软质和其他杂质。施工中采用天然级配为l cm~3 cm的碎石,含泥量小于5%,并不得含有大于4 cm的颗粒。

3 机械设备的要求

干振碎石桩需采用走管式或履带式振动成桩机,内置平底活页式桩尖,桩管d 426 mm,桩管长度为设计桩长加3 m,并设有二次投料口,锤重大于 35 kN,工作电流80 A左右,激振力大于280 kN,配备发电机功率大于120 kW。

4 设计参数

以陕西省吴堡—子洲高速公路设计为例:

(1)碎石桩长度一般为6 m~13 m,设计桩径0.5 m,桩间距1.4 m,平面上呈梅花形布置。

(2)加固宽度至坡脚外2 m。

(3)单桩承载力≥ 300 kPa,复合地基承载力≥150 kPa。

5 试桩要求

(1)在施工前,根据现场的实际情况,选择具有代表性路段范围外成桩工艺和成桩挤密试验。

(2)试桩的成桩挤密和成桩工艺试验,目的是为了调查各种机械参数,为大面积施工提供各种数据,保证工程质量。

(3)试验项目包括成桩时间、深度、压入碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机的工作电流等,以确定桩体在密实状态下的各项指标,以此作为设置碎石桩的控制指标。

(4)试桩数为9~16根,按3 m×3 m或4 m×4 m布置,并对试桩进行标准贯入试验和承载力测试,以检验施工设备和方法是否符合要求。

(5)主要试验内容:桩间土的标准贯入试验;复合地基载荷试验;单桩承载力试验。

(6)若一次试验不成功,应改装或更换设备,改变施工方法,进行二次试桩或多次试桩的设置,直至全部试桩都符合要求。

6 施工工艺

(1)施工放样,清理并平整场地,必要路段铺设碎石垫层,振动成桩机就位,校正桩管垂直度≤l.5%,校正桩管长度符合设计桩长。

(2)用振动成桩机将桩管边振动边沉入土层,每下沉0.5 m留振30 s,沉入速度控制在2 m/min ~3 m/min,直至设计深度,稍向上提桩管,使桩管下端的活瓣桩尖打开,桩管及桩尖外壁的真空破坏,这样可以减少起拔摩阻力。

(3)停止振动,立即往管内装入碎石,直至灌满为止。起振拔管,为了使桩管内碎石密实,在拔管前先留振1 min,边振动边匀速拔管,拔管速度控制为1 m/min ~1.2 m/min,为使挤出拔管下端的碎石更加密实,每提升l m留振l min。

(4)根据单桩设计碎石用量确定**次投料的成桩长度(约为桩管长度一半),进行多次反插直至桩管内碎石全部投出。

(5)再次投料,直至灌满,启动拔管,并进行多次反插,至管内碎石全部投出,反插深度应小于桩管长度,每提升1 m反插0.5 m。

(6)提升桩管高于地面停止振动,进行孔口投料至地表,启动反插并及时进行孔口补料至该桩碎石料全部投完为止;在孔口加压,保证孔口石料的密实。

(7)加料时应停机加料,并注意提升速度,防止因提升过高而出现断桩或缩颈现象,应每提升4 m投料1次。

(8)桩孔内的碎石灌入量应通过现场试验确定,结算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数β确定。

(9)提升和反插速度必须均匀,反插由深到浅,每根桩反插次数视情况而定,每次3~5遍,每根桩不得少于12遍。

(10)试桩(施工)过程中应及时挖除桩管带出的泥土,孔口泥土不得掉入孔内。

(11)施工过程中应记录沉桩深度、制桩时间、每次碎石灌入量、反插次数、电机电流值。

(l2)施工碎石桩时,应根据试验桩的成果严格控制电流,使其大于密实试验桩的电流。

(l3)挤密碎石桩时,对砂土、粉土和杂填土地表宜从外围向中间进行,对于黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工。

(l4)碎石桩施工完毕后,其顶部应铺设碎石或砂砾垫层。在整个施工过程中,应保证碎石料不被周围土体污染。

(l5)碎石桩桩长应严格按照设计长度施工,当进尺困难且电机电流为空载电流2倍或将施工机架多次顶起时,可认为已到硬土层或岩层。

7 容易出现的质量事故及防范处理

7.1 断桩或缩颈

由于土壤含水量大于临界含水量,在成桩过程中的强力振动造成土壤液化,在拔管灌注碎石过程中造成缩颈或断桩,影响工程质量。

断桩或缩颈与土壤的含水量及施工工艺有着密切关系。对于含水量>40%的地基,笔者认为不宜使用碎石桩,建议采用旋喷桩;对于含水量较大但不超过40%的地基,为防止出现断桩、缩颈,在施工过程中应降低钻进速度和拔管速度,减小激振力,控制碎石投入量,便可避免断桩、缩颈的发生。

7.2 承载力不足

(1)对淤泥层深度不了解,未能穿透淤积层,形成软弱下卧层,导致承载力不足。

(2)反插次数不足,碎石的充盈不足,没有反插的部位碎石密实度小,影响承载力。

(3)桩长不够。由于选用的机型较小,激振力小,本来没有达到设计桩长,误认为已经到达硬上层或岩层。

7.3 桩尖活瓣未能打开

桩尖活瓣没有打开使桩长不够或者灌石量不足。采取的措施是更换桩尖活瓣或调整各种施工参数,找到与之相适应的参数来保证工程质量。

8 碎石桩的质量检验

(1)单桩碎石灌入量应≥0.224 m3/m。

(2)检验碎石量、沉管振动时间、提升速度和高度、挤密时间、桩位偏差等。

(3)施工前对桩间土做标准贯入试验,比较各土层强度的增加情况,判断土层的承载力。

(4)桩身密实度检验时,应采用重Ⅱ型动力触探法,贯入量10 cm时,击数应≥5击。

(5)复合地基承载力的检验。

(6)单桩承载力的检验。

9 质量检验的时间要求

施工后碎石桩的质量检验必须间隔一段时间才能进行,对于饱和黏性土地基应保证间隔时间≥28 d,对于粉土、砂土和杂填土地基,应保证间隔时间≥7 d。

10 碎石桩检查项目

检查项目见表1。

总之,碎石桩施工必须从原材料、施工工艺等各个方面加强质量控制,只有这样,用碎石桩处理软地基才是一种好的方法